Ugrás a tartalomhoz

Szolgáltatástechnika

dr. Barótfi István

Mezőgazda Kiadó

8.2. Az anyag optikai tulajdonságai

8.2. Az anyag optikai tulajdonságai

A fényforrásból kisugárzott és meghatározott anyagban terjedő fény egy másik anyag felületéhez érve részben visszaverődik, részben abba belép. A jelenség számszerű leírására több jellemző használatos (8.3. ábra).

A visszaverési (reflexiós) tényező a visszavert v) és a beeső (Φ) fényáramok aránya:

Megkülönböztethető

szabályos (tükrös) visszaverés, amikor szórás nélküli, a tükrös visszaverés törvényének megfelelő visszaverés lép fel, és arányát a szabályos visszaverési tényező (ρr) adja meg,

szórt (diffúz) visszaverés, amikor a visszaverés nagyrészt nem felel meg a tükrös visszaverés törvényeinek, és arányát a szórt visszaverési tényező r) adja meg,

vegyes visszaverés, amikor mind szabályos, mind szórt visszaverés fellép.

A visszaverés mértékétől függően

a felület sötét, ha ρ 0,3,

a felület világos, ha ρ > 0,3.

A visszaverés sajátos eseteként a fényvisszavetés (retro-reflexió) akkor jön létre, amikor egy felület (pl. fólia) vagy test (pl. prizma) a beeső fényt – nagyrészt függetlenül a beesés irányától – közelítőleg a beesés irányával azonos irányban veri vissza.

A belépő fény egy része az anyagon áthalad t), és ezt a részt az áteresztési (transzmissziós) tényező adja meg:

Megkülönböztethető:

szabályos áteresztés, amikor szórás nélküli, a törés törvényeinek megfelelő áteresztés lép fel, és arányát a szabályos áteresztési tényező r) adja meg,

szórt áteresztés, amikor az áteresztés során szórás lép fel, tehát nagyrészt nincs szabályos áteresztés, és arányát a szórt áteresztési tényező d) adja meg,

egyenletesen szórt áteresztés, vagyis olyan szórt áteresztés, amelynek során az áteresztő felület fénysűrűsége az áteresztő felület által meghatározott térfél minden irányában azonos,

vegyes áteresztés, amikor mind szabályos, mind szórt áteresztés fellép.

Az átlátszó közeg főleg szabályosan áteresztő és a színkép szóba jöhető tartományában megfelelően nagy, szabályos áteresztési tényezőjű közeg, míg az áttetsző közeg olyan, főleg szórtan áteresztő közeg, amelynél a mögötte levő tárgyak nem láthatók élesen. Ezeknél az anyagoknál az áteresztési (transzmissziós) tényező reciprok értékét szokás külön is megnevezni, opacitás néven:

illetve a rajtuk áthaladó fény csökkenésének mértéke – idegen szóval extinkció (jele a görög nagy epszilon – E) – logaritmikus skálán is kifejezhető:

Az elnyelési (abszorpciós) tényező az elnyelt α) és a beeső fényáramok aránya:

Az energiamegmaradás törvénye alapján pedig

ρ + τ + α = 1.

A fénysűrűségi együttható az adott közeg felületelemének adott irányú fénysűrűsége és megvilágítása közötti viszony:

Ez az érték különösen jól használható az útburkolati anyagok jellemzésére, de alkalmazható pl. a fényvisszavető fóliáknál is, annak figyelembevételével, hogy itt a fényvisszavető felület megfigyelési irányú visszavert fénysűrűségét és a világítás irányára merőleges sík megvilágítását kell behelyettesíteni.

A következőkben néhány anyag, illetve anyagcsoport főbb tulajdonságait foglaljuk össze.

A tiszta opálüveg erősen fényelnyelő tulajdonságú, ezért főleg fényvisszaverő felületként jöhet számításba. Gyakran festékanyagok hozzáadásával színezik. Az opálbevonatú üveg több rétegből áll: a vastagabb átlátszó üvegből és az ennek egyik vagy mindkét oldalán lévő, néhány tized milliméter vastagságú opálüveg rétegből. A rétegeket egymással összeolvasztják, tehát a szerkezet könnyen, károsodásmentesen tisztítható, mosható. Az opalinüveg az opálüveghez hasonló, fényszóró képessége azonban lényegesen kisebb. A fényforrás átlátszik rajta: az izzószál vöröses, míg az üveg a szétszórt fény következtében piszkos-kékes színeződést mutat.

A homályosított üveg felülete érdes. A homályosítást végezhetik homokfúvással vagy savval történő maratással. Az első esetben a felület durván érdes, a másodikban igen finoman érdes (ún. selyemhomályos üveg). Mindkettőnél átlátszik a fényforrás, mert a fény nagy részét közvetlenül bocsátják át és csak kis részét szórják.

Az ornamens üveg szintén érdes felületű, törőfelületei azonban nagyméretűek, szabad szemmel is láthatók. Az átbocsátott fényt szabálytalanul szórja. Főleg lámpatestek oldalfalaihoz, világítómennyezetek zárólapjaihoz és különleges lámpák készítéséhez használják.

A napfényüveg kék színű üvegfajta, amely az izzólámpa színképének vörös és zöld sugarait olyan mértékben nyeli el, hogy az átbocsátott fénynél a tárgyak közel nappali színükben látszanak.

A neophanüveg neodymoxidot tartalmazó üvegfajta, amelynek az a sajátossága, hogy a fényforrások színképének sárga színeit nagyrészt elnyeli a vörös színek javára, és így a tárgyak színe a neophanüveggel megszűrt fényben sokkal élénkebb, erőteljesebb.

A szálas anyagok közül gyakran alkalmazzák a cellont, a papírt, a pergamentet, a különböző vásznakat és selyemfajtákat. A cellon a celluloidhoz hasonló, de nem gyúlékony és vízálló. Segédanyagok révén opalizálható, színesíthető. Felületi kezeléssel homályosítva is használják lámpatestek készítésére és fényterelő rácsok kialakítására. Az üveggel szemben előnye, hogy nem törékeny és könnyű. Jól megmunkálható, széles körben alkalmazott anyag.

A világítási berendezések, lámpatestek készítéséhez leggyakrabban használt fémek a vas, az alumínium, a króm és a nikkel. Fényvisszaverő, tükröző felületek, fémtükrök készítésére az utóbbiakat használják. A korszerű fényszórók gyártásához elektrosztatikus porlasztású fémszórással és hasonló eljárásokkal készített fémtükröket, alumínium tükörfelületeket használnak. A fémtükrök előnyös tulajdonsága az üveggel szemben a jelentős mechanikai szilárdság, viszont hátrányuk, hogy könnyen oxidálódnak. A csiszolt felületek fényvisszaverése irányított, a homályos szemcsés felületeké pedig szórt jellegű.

Az építőanyagok a világítási berendezések kialakításánál fényvisszaverő felületekként jelentkeznek. Fényvisszaverési tényezőjük az anyag jellegétől, színétől és a felület kialakításától függően igen változó. A fehér gipsz fényvisszaverő képessége igen jó, a fehér habarcsoké és vakolatoké közepes. A közvetett világítást szolgáltató és az ugyancsak közvetett világítást adó rejtett fényforrású megoldásoknál szerepük nagy jelentőségű.

Néhány gyakoribb átlátszó, illetve áttetsző anyag jellemzőit a 8.2. táblázat, nem átlátszó anyag jellemzőit pedig a 8.3. táblázat tartalmazza.

8.2. táblázat - Néhány gyakoribb átlátszó, illetve áttetsző anyag jellemzői

Anyag

Vastagság (mm)

τ

(%)

ρ

(%)

α

(%)

Szórás

Átlátszó, sima üveg

1–4

92–90

6–8

2–3

Prizmás (zsinór-) üveg

3–6

90–70

5–20

6–10

különféle

Ornamens üveg

3–6

90–60

7–20

3–20

gyenge

Huzalbetétes üveg

kb. 6

70–53

15–27

15–20

Matt üveg (fény a sima oldalról)

2–3

78–63

15–20

10–17

gyenge

Matt üveg (fény a mart oldalról)

2–3

88–62

7–8

5–10

gyenge

Opálüveg (tejüveg)

2–4

38–12

42–57

20–31

erős

Opál bevonatú (kétrétegű) üveg

2–3

66–36

31–54

3–10

erős


8.3. táblázat - Néhány gyakoribb nem átlátszó anyag jellemzői

Anyag

ρ (%)

Szórás

Tükrözés

Fényes alumínium

80–85

erős

Oxidált alumínium

75–85

erős

gyenge

Csiszolt alumínium

65–75

gyenge

közepes

Matt alumínium

55–65

erős

Fényes króm

60–70

erős

Fényes nikkel

50–60

erős

Matt nikkel

48–52

közepes

gyenge

Csiszolt ezüst

90–92

erős

Üvegtükör

80–88

erős

Fehér tűzzománc

65–75

közepes

közepes

Fényes fehér papír

70–80

gyenge

közepes

Matt fehér papír

70–80

közepes

gyenge

Világos vakolat

40–45

gyenge

Sötét vakolat

< 25

gyenge

Beton, cement

20–30

erős

Új piros tégla

10–15

erős

Régi téglafal

< 10

erős