चमक (प्रकाशिकी)

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चमक प्रतिबिंब

ग्लॉस(चमक) 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 रोशन 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 खुरदरापन नियमित परावर्तन स्तरों को प्रभावित करता है; दृश्य आवृत्तियों में, माइक्रोमीटर रेंज में सतह खत्म सबसे अधिक प्रासंगिक है। दाईं ओर का आरेख एक कोण पर प्रतिबिंब को दर्शाता है $i$ किसी न किसी सतह पर एक विशेषता खुरदरापन ऊंचाई के साथ $h$. सरफेस बम्प्स के ऊपर और नीचे से परावर्तित किरणों के बीच पथांतर है:

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

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

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

अगर $\Delta \phi \;$ छोटा है, दो बीम (चित्र 1 देखें) लगभग चरण में हैं, जिसके परिणामस्वरूप रचनात्मक हस्तक्षेप होता है; इसलिए, नमूना सतह को चिकना माना जा सकता है। लेकिन जब $\Delta \phi =\pi \;$, तो बीम चरण में नहीं हैं और विनाशकारी हस्तक्षेप के माध्यम से, एक दूसरे को रद्द 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 का उत्पादन होगा:

$h<{\frac {\lambda }{8\cos i}}\;$ 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। इंस्ट्रुमेंटेशन का उपयोग करके ग्लॉस को मात्रात्मक रूप से मापने के द्वारा इंगरसोल ने अपने शोध को इस सिद्धांत के इर्द-गिर्द आधारित किया कि प्रकाश नियमित रिफ्लेक्शन में ध्रुवीकृत होता है जबकि विसरित रूप से परावर्तित प्रकाश गैर-ध्रुवीकृत होता है। इंगरसोल "ग्लैरीमीटर" में 57.5 डिग्री पर घटना और देखने के कोण के साथ एक नियमित ज्यामिति थी। इस कॉन्फ़िगरेशन ग्लॉस का उपयोग एक कंट्रास्ट विधि का उपयोग करके मापा गया था, जिसने एक ध्रुवीकरण फ़िल्टर का उपयोग करके नियमित घटक को कुल प्रतिबिंब से घटाया था।

1930 के दशक में ए. एच. पफंड द्वारा कार्य, सुझाव दिया कि हालांकि नियमित चमक चमक का मूल (उद्देश्य) प्रमाण है, वास्तविक सतह चमकदार उपस्थिति (व्यक्तिपरक) नियमित चमक और आसपास के सतह क्षेत्र (जिसे अब "कंट्रास्ट ग्लॉस" या "चमक" कहा जाता है) के विसरित प्रकाश के बीच 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 हाइलाइट और काले परिवेश के बीच अधिक विपरीत होने के कारण काली सतह हमेशा चमकदार दिखाई देगी। पफंड भी सबसे पहले सुझाव देने वाला था कि चमक का सही ढंग से विश्लेषण करने के लिए एक से अधिक तरीकों की आवश्यकता थी।

1937 में हंटर, चमक पर अपने शोध पत्र के हिस्से के रूप में, स्पष्ट चमक के लिए जिम्मेदार छह अलग-अलग दृश्य मानदंडों का वर्णन किया। निम्नलिखित चित्र प्रकाश की एक घटना 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 बीच संबंध दिखाते हैं।

• नियमित ग्लॉस - कथित चमक और हाइलाइट्स की चमक

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

• चमक - कम चराई वाले कोणों पर कथित चमक

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

• कंट्रास्ट ग्लॉस - नियमितली और डिफ्यूज़ली रिफ्लेक्टिंग एरिया की कथित ब्राइटनेस

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

• ब्लूम 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 एक उपाय के रूप में परिभाषित: धुंध अनुपस्थिति-खिलने 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 (नारंगी छील, खरोंच, समावेशन इत्यादि) के मामले में सतह की एकरूपता के रूप में परिभाषित किया गया है।

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

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

• नियमित दिशा में परावर्तित प्रकाश की मात्रा
• राशि और जिस तरह से नियमित दिशा में प्रकाश फैलता है
• नियमित रिफ्लेक्शन में बदलाव जैसे-जैसे नियमित एंगल बदलता है

अपने शोध के लिए उन्होंने 45° के नियमित कोण के साथ एक glymeter का उपयोग किया, जैसा कि उस प्रकार के पहले फोटोइलेक्ट्रिक तरीकों में से अधिकांश ने किया था, हालांकि बाद में 1939 में हंटर और जुड द्वारा अध्ययन किया गया था। बड़ी संख्या में चित्रित नमूनों पर, निष्कर्ष निकाला कि 60 डिग्री ज्यामिति उपयोग करने के लिए सबसे अच्छा कोण था ताकि दृश्य अवलोकन के निकटतम सहसंबंध प्रदान किया जा सके।

मानक चमक माप

ग्लोस मापन में मानकीकरण का नेतृत्व हंटर और एएसटीएम (अमेरिकन सोसाइटी फॉर टेस्टिंग एंड मैटेरियल्स) ने किया था, जिन्होंने 1939 में नियमित ग्लॉस के लिए एएसटीएम डी 523 स्टैंडर्ड टेस्ट मेथड का निर्माण किया था। इसमें 60 डिग्री के नियमित कोण पर ग्लॉस को मापने की एक विधि शामिल थी। ड्यूपॉन्ट कंपनी (हॉर्निंग एंड मोर्स, 1947) और 85° (मैट, या लो, ग्लॉस) में विकसित मानक (1951) के बाद के संस्करणों में उच्च चमक खत्म के मूल्यांकन के लिए 20 डिग्री मापने के तरीके शामिल थे।

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

1937 में, कागज़ उद्योग ने 75° नियमित-ग्लॉस 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।

पेंट उद्योग में, नियमित ग्लॉस 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। समकक्ष भी)। यह मानक अनिवार्य रूप से ASTM D523 के समान है, हालांकि इसे अलग तरीके से तैयार किया गया है।

1960 के दशक में टिंगल द्वारा पॉलिश की गई धातु की सतहों और एनोडाइज्ड एल्यूमीनियम ऑटोमोटिव ट्रिम का अध्ययन, पॉटर और जॉर्ज ने पदनाम ASTM E430 के तहत 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 तरीकों को भी परिभाषित करता है।

यह भी देखें

• ऑप्टिकल 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