Lluentor (òptica)

Lluentor per reflexió de llum.

La lluentor és una propietat òptica que indica qué tan ben una superfície reflectix la llum en una direcció especular (similar a un espill). És un dels paràmetros importants que s'utilisen per a descriure l'apariència visual d'un objecte. Atres categories de l'apariència visual que es relacionen en la percepció de la reflexió i transmissió regular o difusa de la llum, han segut han organisades baix el concepte de cesía en un sistema d'ordenament en tres variables, que inclou la lluentor entre els atres aspectes involucrats.

Els factors que afecten la lluentor són l'índex de refracció del material, l'àngul d'incidència de la llum i la topografia de la superfície.

La lluentor aparent depén de la cantitat de reflexió especular (llum reflectida des de la superfície en igual cantitat i de l'àngul simètric al de la llum entrante) en comparació a la reflexió difusa, la cantitat de llum dispersada en atres didirecciones.

Teoria

Archiu:Lambert2.svg

Reflexió especular i difusa

Quan la llum allumena un objecte, interactua en ell de vàries formes:

absorbida dins d'ell (en gran part responsable del color de l'objecte)
transmesa a través d'ell (depén de la transparència i opacitat de la superfície)
dispersa des d'o dins d'ell (reflexió difusa, boira terrera i transmissió)
reflectida especularment d'ell (lluentor)

Les variacions en la textura de la superfície influïxen directament en el nivell de reflexió especular. Els objectes en una superfície plana, és dir, molt polits o que contenen recobriment en pigments finamente dispersos, apareixen lluents a la vista degut a que una gran cantitat de llum es reflectix en una direcció especular, mentres que les superfícies rugosas no reflectixen llum especular ya que la llum es dispersa en atres direccions. Les qualitats de formació d'image d'estes superfícies són molt menors, lo que fa que els reflexos semblen borrosos i distorsionats.

El tipo de material de substrat també influïx en la lluentor d'una superfície. Els materials no metàlics, és dir, plàstics, etc., produïxen un major nivell de llum reflectida quan s'allumenen en un àngul d'allumenament major degut a que la llum s'absorbix en el material o es dispersa de manera difusa segons el color del material. Els metals no sofrixen este efecte produint majors cantitats de reflexió en cap àngul.

La fòrmula de Fresnel dona la reflectancia especular, $R_{s}$ , per a una llum d'intensitat no polarisada $I_{0}$ , en àngul d'incidència $i$ , donant l'intensitat del fes d'intensitat reflectit especularment $I_{r}$ , mentres que l'índex de refracció de la mostra de superfície és $m$ .

l'equació de Fresnel resulta ser : $R_{s} = \frac{I_{r}}{I_{0}}$

R_{s} = \frac{1}{2} [{(\frac{\cos i - \sqrt{m^{2} - \sin^{2} i}}{\cos i + \sqrt{m^{2} - \sin^{2} i}})}^{2} + {(\frac{m^{2} \cos i - \sqrt{m^{2} - \sin^{2} i}}{m^{2} \cos i + \sqrt{m^{2} - \sin^{2} i}})}^{2}]

Rugosidad superficial

Archiu:Nanorough.gif

Figura 1:Reflexió especular de la llum d'una superfície rugosa. (h: altura de la rugosidad).

La rugosidad de la superfície en un ranc de micrómetros influïx en els nivells d'reflectancia especular. El diagrama de la dreta mostra la reflexió en un àngul $i$ sobre una superfície rugosa en una altura de rugosidad característica $h$ . La diferència de trayectòria entre els rajos reflectits des de la part superior i inferior de les protuberàncies de la superfície és:

Δ r = 2 h \cos i

Quan la llongitut d'ona de la llum és $λ$ , la diferència de fase és:

Δ ϕ = \frac{4 π h \cos i}{λ}

Si $Δ ϕ$ és menut, els dos fas (vore Figura 1) estan casi en fase i, per lo tant, la superfície de la mostra pot considerar-se plana. Pero quan $Δ ϕ = π$ , llavors els fas no estan en fase i per l'interferència, es produiran cancelacions entre sí. La baixa intensitat de la llum reflectida de forma especular significa que la superfície és rugosa i dispersa la llum en atres direccions. Si un criteri arbitrari per a una superfície plana és $Δ ϕ < \frac{π}{2}$ , llavors la substitució en l'equació anterior produirà:

h < \frac{λ}{8 \cos i}

Esta condició de superfície plana es coneix com a criteri de rugosidad de Rayleigh.

Archiu:Satin bedding.jpg

Teixit lluenta: llançol de setí morat.

Història

Els primers estudis sobre la percepció de la lluentor s'atribuïxen a Ingersoll,^[1] qui en 1914 va examinar l'efecte de la lluentor en el paper. En medir cuantitativamente la lluentor utilisant instrumentació, Ingersoll va basar la seua investigació en la teoria de que la llum està polarisada en la reflexió especular, mentres que la llum reflectida de forma difusa no està polarisada. El “glarímetro” de Ingersoll tenia una geometria especular en ànguls d'incidència i de visió de 57,5°. Usant esta configuració, es va medir la lluentor usant un método de contrast que restava el component especular de la reflectancia total usant un filtre polarisador.

En el seu treball de la década de 1930 de AH Pfund,^[2] va sugerir que encara que la lluentor especular és l'evidència bàsica (objectiva) de la lluentor, l'apariència lluenta de la superfície real (subjectiva) es relaciona en el contrast entre la lluentor especular i la llum difusa de l'àrea de la superfície circumdant ( ara cridat "lluentor de contrast" o "llustre").

Si es comparen visualment superfícies en blanc i negre en la mateixa lluentor, la superfície negra sempre apareixerà més lluenta pel major contrast entre l'allumenament especular i l'entorn negre en comparació a la superfície i l'entorn blancs. Pfund també va ser el primer en sugerir que es necessitava més d'un método per a analisar la lluentor correctament.

En 1937, Hunter,^[3] ^[4]com a part del seu artícul d'investigació sobre la lluentor, va descriure sis criteris visuals diferents atribuïts a la lluentor aparent. Els següents diagrames mostren les relacions entre un fes de llum incident, I, un fes reflectit especularment, S, un fes reflectit difusament, D i un fes reflectit casi especularment, B.

Lluïxc especular: la lluentor percebuda i la lluentor dels reflexos

Archiu:Specular gloss.jpg

Lluïxc especular

Definit com la relació de la llum reflectida des d'una superfície en un àngul igual pero opost a l'incident en la superfície.

Llustre: la lluentor percebuda en ànguls d'incidència baixos

Archiu:Sheen.jpg

Llustre

Definit com la lluentor en ànguls rasantes d'incidència i visió.

Lluentor de contrast: la lluentor percebuda d'àrees que es reflectixen de manera especular i difusa

Archiu:Contrast gloss.jpg

Lluïxc de contrast

Definit com la relació entre la llum reflectida de forma especular i la normal a la superfície reflectida de forma difusa;

Absència de floració: la nuvolositat percebuda en els reflexos prop de la direcció especular.

Archiu:Absence of bloom.jpg

Absència de resplandecimiento

Definit com una mida de l'absència de boira terrera o una apariència lechosa adjacent a la llum reflectida de forma especular: la boira terrera és l'inversa de l'absència del resplandecimiento.

Distinció de la lluentor de l'image: identificat per la distinció de les imàgens reflectides en les superfícies

Archiu:Distinctness of image gloss.jpg

Distinció de la lluentor de l'image

definit com la nitidea de la llum reflectida de forma especular

Lluentor de la textura de la superfície: identificat per la falta de textura de la superfície i les imperfeccions de la superfície.

Definit com l'uniformitat de la superfície en térmens de textura visible i defectes (pell de taronja, rayones, inclusions, etc.)

Per tant, una superfície pot semblar molt lluenta si té una reflectancia especular ben definida en l'àngul especular. La percepció d'una image reflectida en la superfície pot degradar-se segons pareix poc nítida o segons pareix en poc contrast. El primer es caracterisa per la medició de la distinció de l'image i el segon per la bruma o lluentor de contrast.

Archiu:Gloss-samples.gif

Mostres de lluentor

En el seu artícul, Hunter també va senyalar l'importància de tres factors principals en la medició de la lluentor:

La cantitat de llum reflectida en la direcció especular.
La cantitat i la forma en que la llum es distribuïx al voltant de la direcció especular.
El canvi en la reflexió especular a mida que canvia l'àngul especular

Per a la seua investigació va usar un medidor de lluentor en un àngul especular de 45° de la mateixa manera que la majoria dels primers métodos fotoeléctricos d'eixe tipo, no obstant, estudis posteriors de Hunter i Judd en 1939,^[5] en un major número de mostres pintades, varen concloure que el La geometria de 60° va ser el millor àngul a utilisar per a proporcionar la correlació més propenca a una observació visual.

Referències

↑ Ingersoll Elec. World 63,645 (1914), Elec. World 64, 35 (1915); Paper 27, 18 (Feb. 9, 1921), and U. S. Patent 1225250 (May 8, 1917)
↑ A. H. Pfund, ”The measurement of gloss“, J. Opt. Soc. Am. 20, 23.23 (1930)
↑ Hunter, R. S., “Methods of determining gloss”, RP958 J. Res. NBS, Volume 18 (1937)
↑ «Methods of determining gloss» (en anglés). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. National Bureau of Standards. Consultat el 15 de novembre de 2024.
↑ Judd, D B (1937), Gloss and glossiness. Am. Dyest. Rep. 26, 234–235

Este artícul conté una traducció derivada de «Brillo (óptica)» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Ingersoll Elec. World 63,645 (1914), Elec. World 64, 35 (1915); Paper 27, 18 (Feb. 9, 1921), and U. S. Patent 1225250 (May 8, 1917)

[2] A. H. Pfund, ”The measurement of gloss“, J. Opt. Soc. Am. 20, 23.23 (1930)

[3] Hunter, R. S., “Methods of determining gloss”, RP958 J. Res. NBS, Volume 18 (1937)

[4] «Methods of determining gloss» (en anglés). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. National Bureau of Standards. Consultat el 15 de novembre de 2024.

[5] Judd, D B (1937), Gloss and glossiness. Am. Dyest. Rep. 26, 234–235

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]