|
Цвет |
ρ |
Цвет |
ρ |
Цвет |
ρ |
Цвет |
ρ |
|
Зелёный светлый |
Серый светлый |
Синий светлый | |||||
|
Жёлтый светлый |
Зелёный средний |
Серый средний |
Синий тёмный | ||||
|
Жёлтый средний |
Зелёный тёмный |
Серый тёмный |
Коричневый тёмный | ||||
Значения коэффициентов отражения некоторых конкретных поверхностей приведены в табл. 5.
В связи с тем, что в поле зрения могут попадать объекты с различной яркостью, введено понятие адаптирующей яркости (B а ), под которой понимают ту яркость, на которую адаптирован (настроен) в данный момент время зрительный анализатор. Приближённо можно считать, что для изображений с прямым контрастом адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контрастом - яркости объекта . Диапазон чувствительности зрительного анализатора очень широк: от 10 -6 до 10 6 кд/м 2 . Наилучшим условиям работы соответствуют уровни адаптирующей яркости в пределах от нескольких десятков до нескольких сотенкд/м 2 .
Таблица 5
Значения коэффициентов отражения некоторых поверхностей
|
Поверхность |
ρ |
Поверхность |
ρ |
|
Сталь полированная |
Бумага белая тонкая | ||
|
Железо белое |
Бумага ватманская | ||
|
Молибден |
Белила свинцовые | ||
|
Алюминий полированный |
Белила цинковые | ||
|
Алюминий матовый |
Фаянсовая плита белая | ||
|
Зеркало алюминированное |
Кафель белый | ||
|
Латунь матовая |
Мрамор белый | ||
|
Латунь полированная |
Кирпич белый | ||
|
Кирпич жёлтый | |||
|
Кирпич красный | |||
|
Стекло молочное (2 – 3 мм ) |
Стекло оконное | ||
|
Эмаль фарфоровая белая | |||
|
Бархат чёрный |
Белая клеевая краска |
Следует иметь в виду, что обеспечение требуемой величины контраста является только необходимым, но ещё недостаточным условием нормальной видимости объектов. Нужно также знать, как этот контраст воспринимается в данных условиях. Для его оценки зрительного восприятия объектов вводится понятие порогового контраста :
где B пор - пороговая разность яркости, т. е. минимальная разность яркостей предмета и фона, которая ещё обнаруживается глазом. Таким образом, величинаК пор определяется дифференциальным порогом различения. Для получения оптимального оперативного порога различения необходимо, чтобы фактическая величина разности яркости предмета и фона была в 10 - 15 раз больше пороговой. Это означает, что для нормальной видимости величина контраста, рассчитанная по формулам (1), должна быть больше величиныК пор в 10 – 15 раз. Таким образом, отношение величины контраста объекта наблюдения к его значению (характеристика способности глаза воспринимать объект) называютвидимостью :
. (4)
Величина порогового контраста зависит от яркости фона и от угловых размеров α об наблюдения объектов. Следует заметить, что объекты с бóльшими размерами видны при меньших контрастах и что с увеличением яркости уменьшается требуемая величина порогового контраста.
Для ориентировочной оценки величины прямого порогового контраста в работе предлагается эмпирическая формула:
,
(5)
где: α об – угловой размер (измеряемый в угловых минутах) наблюдаемого объекта (см. ниже рис. 4). Функциональные коэффициентыφ 1 (α об ) иφ 2 (α об ) зависят от углового размера наблюдаемого объекта и яркости фона:
;
(5 1)
для 0,01 ≤ B ф ≤ 10 – k φ1 = 75;
;
(5 2)
для B ф > 10 – k φ1 = 122;
;
(5 3)
k φ2 = 0,333; ξ = 3,333; p 0 = –0,096, p 1 = –0,111, p 2 = 3,55∙10 – 3 , p 3 = –4,83∙10 – 5 , p 4 = 1,634∙10 – 7 ; q 0 = 2,345∙10 – 5 , q 1 = –0,034, q 2 = 1,32∙10 – 3 , q 3 = –2,053∙10 – 5 , q 4 = 7,334∙10 – 4 .
Формулы (5 1) – (5 3) получены в результате аппроксимации табличных значений функциональных коэффициентовφ 1 (α об ) иφ 2 (α об ) , приведённых в .
Для оценки величины обратного порогового контраста для1′ ≤ α об ≤ 16′ предлагается аппроксимация другой эмпирической формулы :
,
(6)
где: r 0 = –0,51, r 1 = -0,151, r 2 = 3,818∙10 –3 , r 3 = –3,94∙10 –5 , r 4 = –1,606∙10 –7 , r 5 = 2,095∙10 –10 .
При угловых размерах наблюдаемых объектов, превышающих 16 угловых минут (α об > 16′), можно использовать формулу :
,
(6′)
где K пор(16′) – величина порогового контраста, рассчитанная по формуле (6) дляα об = 16′ .
Связь угловых и линейных размеров наблюдаемых объектов для общего случая иллюстрируется на рис. 4, где: l об –линейный размер наблюдаемого объекта;l x иl y – расстояния от точки наблюдения (расположения глаза человека) до центра наблюдаемого объекта, взятые по горизонтали и вертикали, соответственно;β об – угол отклонения плоскости наблюдаемого объекта от горизонтали. Величиныl об ,l x ,l y иβ об определяются особенностями и организацией конкретного рабочего места. Остальные обозначенные на рис. 4 величины являются вспомогательными:l наб – прямое расстояние от точки наблюдения до центра наблюдаемого объекта; h наб – расстояние по нормали от точки наблюдения до плоскости наблюдаемого объекта;β наб – угол зрения относительно плоскости наблюдаемого объекта;α 1 иα 2 – вспомогательные углы.
Рис. 4. Связь угловых (α ) и линейных (l о ) размеров наблюдаемых объектов
Геометрия чертежа на рис. 4 определяет следующие выражения для вспомогательных величин:
;
;
(7)
;
(8)
и, следовательно, угловой размер наблюдаемого объекта может быть определён как:
α об = α 2 – α 1 . (9)
Большое влияние на условия видимости объектов оказывает величина внешней освещённости. Однако это влияние будет различным при работе с изображениями, имеющими прямой или обратный контраст. Увеличение освещённости при прямом контрасте приводит к улучшению условий видимости (величина К пр увеличивается) и, наоборот, при обратном контрасте - к ухудшению видимости (величинаК об уменьшается).
При увеличении освещённости величина К пр увеличивается, поскольку яркость фона возрастает в большей степени, чем яркость объекта (коэффициент отражения фона больше коэффициента отражения объекта). ВеличинаК об при этом уменьшается, т. к. яркость объекта практически не меняется (предмет светится), а яркость фона увеличивается.
Во многих случаях в поле зрения оператора могут оказаться световые сигналы с различной интенсивностью. При этом чрезмерно яркие объекты могут вызывать нежелательное состояние органов зрения – ослеплённость. Особенно сильно негативное влияние на работу органов зрения оказывают элементы с большой яркостью, в качестве которых могут выступать чрезмерно яркие части светильников (например, нить накала ламп накаливания) или других источников света – прямое действие, а также их зеркальные отражения – отражённое действие. Слепящая яркость определяется размером и яркостью светящейся поверхности, а также уровнем яркости адаптации органов зрения. Минимальные уровни яркости, которые начинают вызывать эффект ослеплённости, приближённо можно определить по эмпирической формуле :
, (10)
где Ω сп – телесный угол наблюдения оператором светящейся поверхности (в стерадианах), величину которого приближённо можно определить как отношение площади светящейся поверхности к квадрату расстояния от этой поверхности до органов зрения.
Следует иметь в виду, что фактические уровни яркости наблюдаемых объектов следует оценивать по формулам (2) и (3), а с помощью формулы (10) может быть осуществлена лишь проверка фактических уровней яркости на предмет возникновения слепящего эффекта. Для нормального восприятия яркости наблюдаемых объектов необходимо, чтобы выполнялось неравенство:
B сп < B сп min , (11)
где B сп – яркость слепящей поверхности, определённая по формулам (2) – (3).
Таким образом, для создания оптимальных условий зрительного восприятия необходимо не только обеспечить требуемый уровень яркости и контраст воспринимаемых световых сигналов, но также исключить чрезмерную неравномерность распределения яркостей в поле зрения. В случаях, когда невозможно использовать формулу (9), можно воспользоваться данными табл. 6 или считать неравномерность распределения уровней яркости в поле зрения приемлемой, если их перепад не превышает 1 к 30 .
Таблица 6
Коэффицие́нт отраже́ния - безразмерная физическая величина , характеризующая способность тела отражать падающее на него излучение . В качестве буквенного обозначения используется греческая или латинская .
Определения
Количественно коэффициент отражения равен отношению потока излучения , отраженного телом, к потоку, упавшему на тело :
Сумма коэффициента отражения и коэффициентов поглощения , пропускания и рассеяния равна единице. Это утверждение следует из закона сохранения энергии .
В тех случаях, когда спектр падающего излучения настолько узок, что его можно считать монохроматическим , говорят о монохроматическом коэффициенте отражения. Если спектр падающего на тело излучения широк, то соответствующий коэффициент отражения иногда называют интегральным .
В общем случае значение коэффициента отражения тела зависит как от свойств самого тела, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения. Вследствие зависимости коэффициента отражения поверхности тела от длины волны падающего на него света визуально тело воспринимается как окрашенное в тот или иной цвет.
Коэффициент зеркального отражения
Характеризует способность тел зеркально отражать падающее на них излучение. Количественно определяется отношением зеркально отраженного потока излучения к падающему потоку:
Зеркальное (направленное) отражение происходит в тех случаях, когда излучение падает на поверхность, размеры неровностей которой значительно меньше, чем длина волны излучения.
Коэффициент диффузного отражения
Характеризует способность тел диффузно отражать падающее на них излучение. Количественно определяется отношением диффузно отраженного потока излучения к падающему потоку:
Если одновременно происходят и зеркальное, и диффузное отражения, то коэффициент отражения является суммой коэффициентов зеркального и диффузного отражений:
См. также
Напишите отзыв о статье "Коэффициент отражения (оптика)"
Примечания
Отрывок, характеризующий Коэффициент отражения (оптика)
– Ах, Наташа! – сказала она.– Видела? Видела? Что видела? – вскрикнула Наташа, поддерживая зеркало.
Соня ничего не видала, она только что хотела замигать глазами и встать, когда услыхала голос Наташи, сказавшей «непременно»… Ей не хотелось обмануть ни Дуняшу, ни Наташу, и тяжело было сидеть. Она сама не знала, как и вследствие чего у нее вырвался крик, когда она закрыла глаза рукою.
– Его видела? – спросила Наташа, хватая ее за руку.
– Да. Постой… я… видела его, – невольно сказала Соня, еще не зная, кого разумела Наташа под словом его: его – Николая или его – Андрея.
«Но отчего же мне не сказать, что я видела? Ведь видят же другие! И кто же может уличить меня в том, что я видела или не видала?» мелькнуло в голове Сони.
– Да, я его видела, – сказала она.
– Как же? Как же? Стоит или лежит?
– Нет, я видела… То ничего не было, вдруг вижу, что он лежит.
– Андрей лежит? Он болен? – испуганно остановившимися глазами глядя на подругу, спрашивала Наташа.
– Нет, напротив, – напротив, веселое лицо, и он обернулся ко мне, – и в ту минуту как она говорила, ей самой казалось, что она видела то, что говорила.
– Ну а потом, Соня?…
– Тут я не рассмотрела, что то синее и красное…
– Соня! когда он вернется? Когда я увижу его! Боже мой, как я боюсь за него и за себя, и за всё мне страшно… – заговорила Наташа, и не отвечая ни слова на утешения Сони, легла в постель и долго после того, как потушили свечу, с открытыми глазами, неподвижно лежала на постели и смотрела на морозный, лунный свет сквозь замерзшие окна.
Вскоре после святок Николай объявил матери о своей любви к Соне и о твердом решении жениться на ней. Графиня, давно замечавшая то, что происходило между Соней и Николаем, и ожидавшая этого объяснения, молча выслушала его слова и сказала сыну, что он может жениться на ком хочет; но что ни она, ни отец не дадут ему благословения на такой брак. В первый раз Николай почувствовал, что мать недовольна им, что несмотря на всю свою любовь к нему, она не уступит ему. Она, холодно и не глядя на сына, послала за мужем; и, когда он пришел, графиня хотела коротко и холодно в присутствии Николая сообщить ему в чем дело, но не выдержала: заплакала слезами досады и вышла из комнаты. Старый граф стал нерешительно усовещивать Николая и просить его отказаться от своего намерения. Николай отвечал, что он не может изменить своему слову, и отец, вздохнув и очевидно смущенный, весьма скоро перервал свою речь и пошел к графине. При всех столкновениях с сыном, графа не оставляло сознание своей виноватости перед ним за расстройство дел, и потому он не мог сердиться на сына за отказ жениться на богатой невесте и за выбор бесприданной Сони, – он только при этом случае живее вспоминал то, что, ежели бы дела не были расстроены, нельзя было для Николая желать лучшей жены, чем Соня; и что виновен в расстройстве дел только один он с своим Митенькой и с своими непреодолимыми привычками.
Света при столкновении с отражающей поверхностью .
Он заключается в том, что и падающий , и отраженный луч размещены в единой плоскости с перпендикуляром к поверхности, и этой перпендикуляр делит угол между указанными лучами на одинаковые составляющие.
Чаще его упрощенно формулируют так: угол падения и угол отражения света одинаковые:
α = β.
Закон отражения основывается на особенностях волновой оптики . Экспериментально он был обоснован Евклидом в III веке до н.э. Его можно считать следствием использования принципа Ферма для зеркальной поверхности . Также этот законы может быть сформулирован как следствие принципа Гюйгенса, согласно которому всякая точка среды, до которой дошло возмущение, выступает источником вторичных волн .
Любая среда специфически отражает и поглощает световое излучение . Параметр, описывающий отражательную способность поверхности вещества, обозначают как коэффициент отражения (ρ или R ) . Количественно коэффициент отражения равняется соотношению потока излучения , отраженного телом, к потоку, попавшему на тело:
Свет полностью отражается от тонкой плёнки серебра или жидкой ртути, нанесённой на лист стекла.
Выделяют диффузное и зеркальное отражение .
