Индикатрисы светорассеяния, мутность сред.

1. Отраженный и пропущенный средой свет распространяется в пространстве во всех направлениях. Такое явление называется диффузным рассеянием света.

И. Ламбертом было установлено, что, если поверхность полностью рассеивает свет, ее яркости во всех направлениях одинаковы и не зависят от угла падения светового пучка на поверхность, т.е. В( ) = const, где В - яркость в направлении, создающем с нормалью N угол .

При В( ) = const сила света, отражаемого поверхностью, будет различной в разных направлениях. Это видно из выражения, связывающего яркость В с силой света I: , где dQ - площадь малого участка рассеивающей поверхности. Для направления, совпадающего с нормалью

Заменив в формуле для I через , получим математическое выражение закона Ламберта:

Распределение яркости и силы света, отраженного от малого участка рассеивающей поверхности, можно выразить в виде векторных диаграмм , построенных в полярных координатах. Огибающая этих векторов представляет собой индикатрису рассеяния. Строятся они в относительных величинах. На рис.

показаны индикатриса яркости (а) и индикатриса силы света (б) для идеального диффузора. Индикатриса яркости имеет форму половины окружности с центром в точке падения света О. Индикатриса силы света имеет форму окружности, касающейся поверхности в точке падения света О.

Большинство окружающих нас физических тел частично рассеивают свет. Поэтому их яркости в разных направлениях будут различными и форма индикатрисы будет зависеть от угла падения света на поверхность тела (рис.), б (i1 = 0, i2 > 0, i3 > i2)).

Мутность сред.

Мутные среды

Известны три типа оптических систем, относящихся к мутным средам: системы с оптически тонким, средним (промежуточным) и толстым слоем.

Оптически тонкий слой. Рассеянный свет, наблюдаемый в оптически тонких системах, отражается лишь один раз; при этом большая часть нерассеянного света проходит сквозь образец [6]. Примером таких систем являются прозрачные красители, наносимые на текстильный материал.

Оптически средний слой. Большая часть рассеянного света многократно рассеивается, однако, часть света все же проходит сквозь образец [6]. Типичным примером такой среды является окрашенный полистирол. Большинство систем, которые относят к категории оптически тонких или оптически толстых сред, на самом деле относятся к оптически промежуточному слою. Полиграфические офсетные краски считаются оптически тонким слоем, а краски для трафаретной печати — оптически толстым. Однако и ту, и другую краску следует все же отнести к среднему слою.

Оптически толстый слой. Весь свет многократно отражается [6]. Примером оптически толстого слоя являются непрозрачные покрытия, в которых диоксид титана смешан с другими рассеивающими пигментами.