Відображення світла

Коефіцієнти відображення та пропускання, визначаючи співвідношення світлових потоків, не дають уявлення про їх розподіл у просторі. Однак залежно від властивостей поверхні тіла та внутрішньої його структури розподілу відбитого та минулого потоків можуть різко відрізнятися. Як правило, це пов'язано з відображенням світла та його розсіюванням у середовищі. І хоча при цьому основний пучок світла відбивається і проходить через середу за законами відбиття та заломлення, його конфігурація може змінюватися.

Зміна напряму поширення світла, викликана оптичною неоднорідністю середовища, називається світлорозсіюванням. Різні матеріали при попаданні на них світла по-різному розподіляють у просторі відбитий від поверхні і світловий потік, що пройшов через речовину.

При попаданні світла на поверхню, розміри мікронерівностей якої значно менші, ніж довжина хвилі світла, що падає, відбувається спрямоване (дзеркальне) відображення (рис. 5.8, а). У цьому випадку промінь, що падає під кутом а, і промінь, відбитий під тим самим кутом, лежать в одній площині. Таку поверхню мають добре відполіровані дзеркала. Спрямоване пропускання (рис.5.8, б) характерне для прозорих тіл, поверхні яких не мають властивість розсіювати випромінювання. На відміну від цих крайніх випадків більшість матеріалів має шеро - про ховату поверхню. Для них ступінь та характер зміни світлового пучка внаслідок світлорозсіювання описуються векторними діаграмами – індикатрисами розсіювання.

Розсіяним (дифузним) відображенням (пропусканням) мають об'єкти,

Яких неоднорідності по-

/ год Мал. 5.8. Спрямовані відображення

Верхності (при відображенні) (а) та пнр011

Або всвоєї товщі (при пропусканні) можна порівняти з довжиною хвилі розсіюваного світла. При розсіяному відбитті чи пропущенні світло, падаюче межах невеликого тілесного кута, відбивається від поверхні чи виходить із матеріалу не більше тілесного кута, рівного 2п (рис.

Мал. 5.9. Розсіяні відображення (а) та пропускання (б)

При спрямовано-розсіяному відображенні (пропущенні) (рис. 5.10) вісь відбитого (пропущеного) пучка променів спрямована відповідно до закону дзеркального відображення. Однак тілесний кут відбитого (пропущеного) пучка променів збільшений за рахунок розсіювання неоднорідностей поверхні, що відбиває. Спрямовано-розсіяним відображенням мають матовані поверхні прозорих тіл. У них розсіювання світла відбувається на поверхні, що має нерівності, порівняні за розмірами з довжиною хвилі падаючого випромінювання.

Спрямовано-розсіяним пропусканням мають шари прозорого матеріалу, одна або обидві поверхні якого матові (наприклад, матовані стекла).

На закінчення цього розділу кілька слів про виборче світлорозсіювання. Воно виникає в каламутному середовищі (наприклад, фарбі) при проходженні світла та призводить до зміни його спектрального складу. Виборче світлорозсіювання виявляється у тому, що різні монохроматичні випромінювання розсіюють по-різному. Так, синє випромінювання

— сильніше, а більш довгохвильове — слабше. Таке вибіркове світлорозсіювання пов'язане з тим, що монохроматичні випромінювання відбиваються від частинок речовини тільки у випадку, якщо довжина хвилі менша від розміру частинок. Таким чином, вибіркове світлорозсіювання виникає тоді, коли частинки речовини занадто малі, щоб розсіювати довгохвильові випромінювання, але недостатньо великі, щоб відбивати короткохвильові випромінювання. Тому,наприклад, червоні промені можуть проходити через певне середовище, а сині розсіюватимуться.