चमक (प्रकाशिकी)

चमक प्रतिबिंब

चमक(ग्लॉस) एक प्रकाशीय गुण है जो यह इंगित करता है कि कोई सतह नियमित रूप से प्रकाश को कितनी अच्छी तरह परावर्तित करती है। यह महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है जिसका उपयोग किसी वस्तु के दृश्य स्वरूप का वर्णन करने के लिए किया जाता है। चमक को प्रभावित करने वाले कारकों मे- अपवर्तक सूचकांक, आपतित कोण और सतह स्थलाकृति हैं।

स्पष्ट चमक नियमित परावर्तन की मात्रा पर निर्भर करती है - प्रकाश एक समान मात्रा में सतह से परावर्तित होता है और आने वाले प्रकाश के सममित कोण में होता है। विसरित परावर्तन में - प्रकाश कि मात्रा अन्य दिशाओ में प्रकीर्णित हों जाती है।

सिद्धांत

नियमित और फैलाना प्रतिबिंब

जब प्रकाश किसी वस्तु को प्रकाशमान करता है, तो वह इसके साथ कई तरह से संपर्क करता है:

• इसके भीतर अवशोषित (अत्यधिक सीमा तक रंग के लिए उत्तर्दायी है)
• इसके माध्यम से प्रेषित (सतह पारदर्शिता और अस्पष्टता पर निर्भर)
• इससे या इसके भीतर प्रकीर्णित (विसरित परावर्तन, धुंध और संचरण)
• विशेष रूप से परावर्तित (चमक)

सतह की बनावट में परिवर्तित सीधे नियमित परावर्तन के स्तर को प्रभावित करते हैं। चिकनी सतह वाली वस्तुएं, यानी अत्यधिक रंजित या बारीक विसरित रंगद्रव्य वाले आलेप, आंखों को चमकदार दिखाई देती हैं क्योंकि प्रकाश की बड़ी मात्रा नियमित दिशा में परावर्तित होती है, जबकि खुरदरी सतहें कोई नियमित परावर्तन नहीं करती हैं क्योंकि प्रकाश अन्य दिशाओं में बिखरा हुआ होता है और इसलिए नीरस दिखाई देता है। इन सतहों की छवि बनाने के गुण बहुत कम होते हैं जिससे कोई भी प्रतिबिंब धुंधला और विकृत दिखाई देता है।

कार्यद्रव्य प्रकार के सामग्री भी सतह की चमक को भी प्रभावित करतें है। गैर-धात्विक सामग्री अर्थात प्लास्टिक आदि, में अवशोषित होने या रंग के आधार पर अलग-अलग विसरित होने के कारण अधिक प्रकाश वाले कोण पर प्रकाशित होने पर उच्च स्तर के परावर्तित प्रकाश का उत्पादन करते हैं। धातु किसी भी कोण पर अधिक मात्रा में परावर्तन पैदा करने वाले इस प्रभाव से ग्रसित नहीं होते हैं।

फ्रेस्नेल सूत्र नियमित परावर्तन $R_{s}$ तीव्रता के एक अध्रुवीकृत प्रकाश $I_{0}$ के लिए , आपतित कोण $i$, तीव्रता के विशिष्ट रूप से परावर्तित किरण $I_{r}$ की तीव्रता को संदर्भित कर रहा है , जहाँ सतह के प्रतिरूप का अपवर्तक सूचकांक $m$ है .

फ्रेस्नेल समीकरण इस प्रकार दिया गया है: $R_{s}={\frac {I_{r}}{I_{0}}}$

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

सतह खुरदरापन

चित्र 1: खुरदरी सतह से प्रकाश का नियमित परावर्तन

सतह का खुरदरापन नियमित परावर्तन स्तरों को प्रभावित करता है; दृश्य आवृत्तियों में, माइक्रोमीटर श्रेणी में सतह परिष्करण सबसे अधिक प्रासंगिक है। दाईं ओर का आरेख एक कोण $i$ और विशिष्ट खुरदरापन ऊंचाई $h$ पर प्रतिबिंब को दर्शाता है। सतह उभार के ऊपर और नीचे से परावर्तित किरणों के मध्य पथांतर है:

$\Delta r=2h\cos i\;$

जब प्रकाश की तरंग दैर्ध्य $\lambda$ होती है तब चरण अंतर होगा:

$\Delta \phi ={\frac {4\pi h\cos i}{\lambda }}\;$

अगर $\Delta \phi \;$ छोटा है, दो किरणे लगभग समान चरण में हैं, जिसके परिणामस्वरूप रचनात्मक हस्तक्षेप होता है; इसलिए, प्रतिरूप सतह को चिकना माना जा सकता है। परंतु जब $\Delta \phi =\pi \;$, तो किरण समान चरण में नहीं हैं और विनाशकारी हस्तक्षेप के माध्यम से, एक दूसरे को निष्क्रिय कर दिया जाएगा। विशिष्ट रूप से परावर्तित प्रकाश की कम तीव्रता का अर्थ है कि सतह खुरदरी है और यह प्रकाश को अन्य दिशाओं में बिखेरती है। यदि मध्य चरण मान को चिकनी सतह के मानदंड के रूप में लिया जाता है, $\Delta \phi <\pi /2$, फिर उपरोक्त समीकरण में प्रतिस्थापन:

$h<{\frac {\lambda }{8\cos i}}\;$ का उत्पादन होगा। इस चिकनी सतह की स्थिति को रेले खुरदरापन कसौटी के रूप में जाना जाता है।

इतिहास

चमक धारणा के शुरुआती अध्ययनों का श्रेय इंगरसोल को दिया जाता है जिन्होंने 1914 में कागज पर चमक के प्रभाव की जांच की। यंत्र विन्यास का उपयोग करके चमक को मात्रात्मक रूप से मापन के द्वारा इंगरसोल ने अपने शोध को इस सिद्धांत के आस-पास आधारित किया कि प्रकाश नियमित परावर्तन में ध्रुवीकृत होता है जबकि विसरित रूप से परावर्तित प्रकाश गैर-ध्रुवीकृत होता है। इंगरसोल "ग्लैरीमीटर" में 57.5 डिग्री पर आपतित और दर्शक कोण के लिए नियमित ज्यामिति थी। इस विन्यास का उपयोग करके चमक को विपर्यास विधि द्वारा मापा गया था, जिसने एक ध्रुवीकरण फ़िल्टर का उपयोग करके नियमित घटक को पूर्ण प्रतिबिंब से घटा दिया था।

1930 के दशक में ए. एच. फंड ने स्वयं के कार्य द्वारा, सुझाव दिया कि यद्यपि नियमित चमक का मूल उद्देश्य प्रमाण है, वास्तविक सतह चमकदार उपस्थिति नियमित चमक और आसपास के सतह क्षेत्र जिसे अब "विपर्यास चमक" या "चमक" कहा जाता है, के विसरित प्रकाश के मध्य अंतर से संबंधित है। .

यदि समान चमक वाली काली और सफेद सतहों की दृष्टि से तुलना की जाती है, तो सफेद सतह और परिवेश की तुलना में नियमित और काले परिवेश के मध्य अधिक विपरीत होने के कारण काली सतह हमेशा चमकदार दिखाई देगी। फंड भी सबसे पहले सुझाव देने वाला था कि चमक का सही विधि से विश्लेषण करने के लिए एक से अधिक विधियों की आवश्यकता थी।

1937 में हंटर, चमक पर अपने शोध पत्र के भाग के रूप में, स्पष्ट चमक के लिए उत्तरदायी छह अलग-अलग दृश्य मानदंडों का वर्णन किया। निम्नलिखित चित्र प्रकाश की एक आपतित किरण I एक विशेष रूप से परावर्तित किरण, S, एक विसरित रूप से परावर्तित किरण, D और एक निकट-विशेष रूप से परावर्तित किरण, B के मध्य संबंध को दर्शाते हैं।

• नियमित चमक - कथित चमक

सतह पर उस आपतन के समान परंतु विपरीत कोण पर सतह से परावर्तित प्रकाश के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

• चमक - कम पृष्ठसर्पी कोणों पर कथित चमक

घटना और देखने के पृष्ठसर्पी कोणों पर चमक के रूप में परिभाषित

• विपर्यास चमक - विशिष्ट रूप से और व्यापक रूप से परावर्तित क्षेत्रों की कथित चमक

विशिष्ट रूप से परावर्तित प्रकाश के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है जो सतह पर सामान्य रूप से परावर्तित होता है;

• अरूणिमा की अनुपस्थिति - नियमित दिशा के निकट प्रतिबिंबों में कथित बादलपन

धुंध की अनुपस्थिति या विशेष रूप से परावर्तित प्रकाश के निकट एक दूधिया उपस्थिति के उपाय के रूप में परिभाषित: धुंध अनुपस्थिति का विलोम है

• छवि चमक की विशिष्टता - सतहों में परिलक्षित छवियों की विशिष्टता द्वारा पहचानी जाती है

विशिष्ट रूप से परावर्तित प्रकाश की तीक्ष्णता के रूप में परिभाषित

• सतह की बनावट चमक - सतह की बनावट और सतह के दोषों की कमी से पहचानी जाती है

दृश्यमान बनावट और दोषों के संदर्भ में सतह की एकरूपता के रूप में परिभाषित किया गया है।

सतह बहुत चमकदार दिखाई दे सकती है यदि इसमें नियमित कोण पर नियमित परावर्तन ठीक से परिभाषित हो। सतह पर दिखाई देने वाली छवि की धारणा को कम स्पष्ट, या कम विपर्यास के रूप में प्रदर्शित करके अवक्रमित किया जा सकता है। पूर्व की छवि की विशिष्टता और बाद की धुंध या विपर्यास चमक के माप की विशेषता है।

अपने पेपर में हंटर ने चमक के मापन में तीन मुख्य कारकों के महत्व को भी संदर्भित किया:

• नियमित दिशा में परावर्तित प्रकाश की मात्रा
• राशि और जिस तरह से नियमित दिशा में प्रकाश विसरित होता है
• नियमित परावर्तन में परिवर्तन जैसे-जैसे नियमित कोण बदलता है

अपने शोध के लिए उन्होंने 45° के नियमित कोण के साथ एक ग्लाइमीटर का उपयोग किया, जैसा कि उस प्रकार के पहले प्रकाशविद्युतीय विधियों में से अधिकांश ने किया था, यद्यपि बाद में 1939 में हंटर और जुड द्वारा अध्ययन किया और विस्तृत संख्या में चित्रित प्रतिरूपों पर, निष्कर्ष निकाला कि 60 डिग्री कोण ज्यामिति उपयोग के लिए सबसे अच्छा कोण था ताकि दृश्य अवलोकन को निकटतम सहसंबंध प्रदान किया जा सके।

मानक चमक माप

चमक मापन में मानकीकरण का नेतृत्व हंटर और एसटीएम ने किया था, जिन्होंने 1939 में नियमित चमक के लिए एएसटीएम डी 523 मानक जांच विधि का निर्माण किया था। इसमें 60 डिग्री के नियमित कोण पर चमक को मापने की एक विधि सम्मिलित थी। हॉर्निंग एंड मोर्स की ड्यूपॉन्ट कंपनी और 85° में विकसित मानक के बाद के संस्करणों में उच्च चमक परिष्करण के मूल्यांकन के लिए 20 डिग्री मापन विधियाँ सम्मिलित थी।

एएसटीएम के पास विशिष्ट उद्योगों में आवेदन के लिए प्ररूपित किए गए कई अन्य चमक-संबंधित मानक हैं जिनमें पुरानी 45 डिग्री विधि सम्मिलित है जिसका उपयोग मुख्य रूप से चमकदार सिरेमिक, पॉलीथीन और अन्य प्लास्टिक फिल्मों के लिए किया जाता है।

1937 में, कागज़ उद्योग ने 75° नियमित-चमक पद्धति को अपनाया क्योंकि कोण ने लेपित पुस्तक कागज़ों का सबसे अच्छा पृथक्करण प्रदान किया। इस पद्धति को 1951 में TAPPI विधि T480 के रूप में पल्प एंड पेपर इंडस्ट्रीज के तकनीकी संघ द्वारा अपनाया गया था।

चित्रण उद्योग में, नियमित चमक की माप अंतर्राष्ट्रीय मानक ISO 2813 (BS 3900, भाग 5, UK; DIN 67530, जर्मनी; NFT 30-064, फ्रांस; AS 1580, ऑस्ट्रेलिया; JIS Z8741, जापान के अनुसार की जाती है। यह मानक अनिवार्य रूप से ASTM D523 के समान है, यद्यपि इसे अलग विधि से तैयार किया गया है।

1960 के दशक में टिंगल द्वारा रंजित धातु की सतहों और ऐनोडीत इस्पात स्वचालित ट्रिम का अध्ययन, पॉटर और जॉर्ज ने पदनाम ASTM E430 के अंतर्गत गोनीफोटोमेट्री द्वारा उच्च चमक सतहों के चमक माप के मानकीकरण का नेतृत्व किया। इस मानक में यह छवि चमक और प्रतिबिंब धुंध की विशिष्टता के मापन के विधियों को भी परिभाषित करता है।

यह भी देखें

• प्रकाशीय विषयों की सूची
• छवि की विशिष्टता

स्रोत

• Koleske, J.V. (2011). "Part 10". पेंट और कोटिंग टेस्ट मैनुअल. USA: ASTM. ISBN 978-0-8031-7017-9.
• Meeten, G.H. (1986). पॉलिमर के ऑप्टिकल गुण. London: Elsevier Applied Science. pp. 326–329. ISBN 0-85334-434-5.

बाहरी संबंध

• PCI Magazin article: What is the Level of Confidence in Measuring Gloss?
• NPL: Good practice guide for the measurement of Gloss