დიფუზური არეკლვა

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                    დიფუზური არეკლვა

დიფუზური და სპეკულარული არეკვლი პრიალა ზედაპირიდან.  სხივები წარმოადგენს სინათლის ინტენსივობას , რომელიც იდეალური დიფუზური რეფლექტორისთვის ლამბერტის კოსინუსების კანონის მიხედვით იცვლება .

დიფუზური არეკვლა არის სინათლის ან სხვა ტალღების ან ნაწილაკების ზედაპირიდან არეკვლა ისე, რომ ზედაპირზე დაცემული სხივი იფანტება მრავალი კუთხით და არა მხოლოდ ერთი კუთხით , როგორც ეს ხდება სპეკულარული არეკვლის შემთხვევაში . იდეალურ დიფუზურ არეკვლას ავლენს ლამბერტისეული არეკვლა , რაც ნიშნავს, რომ ზედაპირის მიმდებარე ნახევარსივრცეში არსებული ყველა მიმართულებით დათვალიერებისას სიკაშკაშე თანაბარია .

ზედაპირი, რომელიც აგებულია არაშთამნთქმელი ფხვნილისგან, როგორიცაა თაბაშირი , ან ბოჭკოებისგან, როგორიცაა ქაღალდი, ან პოლიკრისტალური მასალისგან, როგორიცაა თეთრი მარმარილო , აგებულია სინათლეზე დიფუზურად და დიდი ეფექტურობით. ბევრი გავრცელებული მასალა ავლენს სპეკულარული და დიფუზური არეკვლის ნაზავს.

ობიექტების ხილვადობა, სინათლის გამოსხივების გამოკლებით, ძირითადად გამოწვეულია სინათლის დიფუზური არეკვლით: ეს არის დიფუზურად გაბნეული სინათლე, რომელიც ქმნის ობიექტის გამოსახულებას დამკვირვებლის თვალში ობიექტთან მიმართებაში დამკვირვებლის კუთხის ფართო დიაპაზონში.

მექანიზმი

მყარი სხეულებიდან დიფუზური არეკვლა, როგორც წესი, ზედაპირის უხეშობით არ არის განპირობებული. სპეკულაციური არეკვლის უზრუნველსაყოფად, მართლაც საჭიროა ბრტყელი ზედაპირი, მაგრამ ეს ხელს არ უშლის დიფუზურ არეკვლას. მაღალგაპრიალებული თეთრი მარმარილოს ნაჭერი თეთრი რჩება; ვერანაირი გაპრიალება ვერ გადააქცევს მას სარკედ. გაპრიალება გარკვეულწილად სპეკულარულ არეკვლას იწვევს, მაგრამ დარჩენილი სინათლე კვლავ დიფუზურად აირეკლება.

ზედაპირის დიფუზური არეკვლის ყველაზე ზოგადი მექანიზმი ზუსტად ზედაპირს არ მოიცავს: სინათლის უმეტესი ნაწილი ზედაპირის ქვეშ არსებული გაფანტვის ცენტრებით მოდის ,  როგორც ეს ილუსტრირებულია ნახაზ  1-ში. თუ წარმოვიდგენთ, რომ ფიგურა წარმოადგენს თოვლს და რომ პოლიგონები მისი (გამჭვირვალე) ყინულის კრისტალებია, შეჯახების სხივი ნაწილობრივ აირეკლება (რამდენიმე პროცენტით) პირველი ნაწილაკის მიერ, შედის მასში, კვლავ აირეკლება მეორე ნაწილაკთან ინტერფეისით, შედის მასში, ეცემა მესამეს და ა.შ., წარმოქმნის „პირველადი“ გაფანტული სხივების სერიას შემთხვევითი მიმართულებით, რომლებიც, თავის მხრივ, იმავე მექანიზმის მეშვეობით წარმოქმნიან „მეორადი“ გაფანტული სხივების დიდ რაოდენობას, რომლებიც წარმოქმნიან „მესამეულ“ სხივებს და ა.შ. ^{[ 4 ]} ყველა ეს სხივი გადის თოვლის კრისტალებში, რომლებიც არ შთანთქავენ სინათლეს, სანამ არ მიაღწევენ ზედაპირს და არ გამოვლენ შემთხვევითი მიმართულებით. შედეგად, გაგზავნილი სინათლე ყველა მიმართულებით ბრუნდება, ამიტომ თოვლი თეთრია, მიუხედავად იმისა, რომ გამჭვირვალე მასალისგან (ყინულის კრისტალები) შედგება.

სურათი  1  – მყარი ზედაპირის მიერ დიფუზური არეკვლის ზოგადი მექანიზმი ( რეფრაქციის ფენომენი არ არის წარმოდგენილი)

გამარტივების მიზნით, აქ საუბარია „არეკლებზე“, თუმცა, უფრო ზოგადად, მრავალი მასალის შემადგენელი მცირე ნაწილაკების ზედაპირი არარეგულარულია სინათლის ტალღის სიგრძესთან შედარებადი მასშტაბით, ამიტომ თითოეულ საფარზე დიფუზური სინათლე წარმოიქმნება და არა ერთი არეკლილი სხივი, თუმცა ამბის მოყოლა იგივე გზითაც შეიძლება.

ეს მექანიზმი ძალიან ზოგადია, რადგან თითქმის ყველა გავრცელებული მასალა შედგება ერთად შეკრული „პატარა ნივთებისგან“. მინერალური მასალები, როგორც წესი, პოლიკრისტალურია : მათი აღწერა შესაძლებელია, როგორც პატარა, არარეგულარული ფორმის დეფექტური კრისტალების სამგანზომილებიანი მოზაიკისგან დამზადებული. ორგანული მასალები, როგორც წესი, შედგება ბოჭკოების ან უჯრედებისგან, მათი მემბრანებითა და რთული შიდა სტრუქტურით. და თითოეულ ინტერფეისს, არაერთგვაროვნებას ან არასრულყოფილებას შეუძლია გადახრა, არეკლვა ან გაფანტვა სინათლე, რაც აღნიშნულ მექანიზმს რეპროდუცირებას უკეთებს.

დიფუზურ არეკვლას რამდენიმე მასალა არ იწვევს: მათ შორისაა ლითონები, რომლებიც სინათლეს არ უშვებენ; აირები, სითხეები, მინა და გამჭვირვალე პლასტმასი (რომლებსაც აქვთ სითხის მსგავსი ამორფული მიკროსკოპული სტრუქტურა); მონოკრისტალები , როგორიცაა ზოგიერთი ძვირფასი ქვა ან მარილის კრისტალი; და სხვა ზოგიერთი მასალა, როგორიცაა ქსოვილები, რომლებიც ქმნიან რქოვანას და თვალის ბროლს . თუმცა, ამ მასალებს შეუძლიათ დიფუზურად არეკვლა, თუ მათი ზედაპირი მიკროსკოპულად უხეშია, როგორც ყინვაგამძლე მინაშია (სურათი  2), ან, რა თქმა უნდა, თუ მათი ერთგვაროვანი სტრუქტურა უარესდება, როგორც თვალის ბროლის კატარაქტის დროს.

ზედაპირმა შეიძლება ასევე აჩვენოს როგორც სპეკულარული, ასევე დიფუზური არეკვლა, მაგალითად, სახლის შეღებვაში გამოყენებული პრიალა საღებავების შემთხვევაში , რომლებიც ასევე იძლევიან სპეკულარული არეკვლის მცირე ნაწილს, ხოლო მქრქალი საღებავები თითქმის ექსკლუზიურად დიფუზურ არეკვლას იძლევა.

სურათი  2  – დიფუზური არეკვლა არარეგულარული ზედაპირიდან

მასალების უმეტესობას შეუძლია გარკვეული სპეკულარული არეკვლის წარმოქმნა, იმ პირობით, რომ მათი ზედაპირის გაპრიალება შესაძლებელია სინათლის ტალღის სიგრძესთან შედარებადი დარღვევების აღმოსაფხვრელად (მიკრომის ნაწილი). მასალისა და ზედაპირის უხეშობის მიხედვით, არეკვლა შეიძლება იყოს ძირითადად სპეკულარული, ძირითადად დიფუზური ან შუალედური. ზოგიერთ მასალას, როგორიცაა სითხეები და მინები, არ გააჩნია შიდა ქვედანაყოფები, რომლებიც წარმოქმნიან ზემოთ აღწერილ მიწისქვეშა გაფანტვის მექანიზმს და ამიტომ იძლევა მხოლოდ სპეკულარულ არეკვლას. გავრცელებულ მასალებს შორის, მხოლოდ გაპრიალებულ ლითონებს შეუძლიათ სინათლის სპეკულარულად ასახვა მაღალი ეფექტურობით, როგორც ალუმინი ან ვერცხლი, რომლებიც ჩვეულებრივ გამოიყენება სარკეებში. ყველა სხვა გავრცელებულ მასალას, თუნდაც იდეალურად გაპრიალებული, ჩვეულებრივ არ იძლევა რამდენიმე პროცენტზე მეტ სპეკულარულ არეკვლას, გარდა განსაკუთრებული შემთხვევებისა, როგორიცაა ტბის მიერ ხრის კუთხის არეკვლა, ან მინის პრიზმის სრული არეკვლა , ან როდესაც სტრუქტურირებულია გარკვეულ რთულ კონფიგურაციებში, როგორიცაა მრავალი თევზის სახეობის ვერცხლისფერი კანი ან დიელექტრიკული სარკის ამრეკლავი ზედაპირი . დიფუზური არეკვლა შეიძლება იყოს ძალიან ეფექტური, როგორც თეთრ მასალებში, მრავალი მიწისქვეშა არეკვლის შეჯამების გამო.

ფერადი ობიექტები

აქამდე განიხილებოდა თეთრი ფერის ობიექტები, რომლებიც სინათლეს არ შთანთქავენ. თუმცა, ზემოთ აღნიშნული სქემა ძალაში რჩება იმ შემთხვევაშიც, თუ მასალა შთამნთქმელია. ამ შემთხვევაში, გაფანტული სხივები მასალაში გავლისას კარგავს ტალღის სიგრძეების ნაწილს და ფერადდება.

დიფუზია მნიშვნელოვნად მოქმედებს ობიექტების ფერზე, რადგან ის განსაზღვრავს მასალაში სინათლის საშუალო გზას და შესაბამისად, თუ რამდენად შეიწოვება სხვადასხვა ტალღის სიგრძეები.  წითელი მელანი შავად გამოიყურება, როდესაც ის ბოთლში რჩება. მისი ნათელი ფერი მხოლოდ მაშინ აღიქმება, როდესაც ის გაფანტულ მასალაზე (მაგ. ქაღალდზე) მოთავსდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ სინათლის გზა ქაღალდის ბოჭკოებში (და მელანში) მხოლოდ მილიმეტრის მცირე ნაწილს შეადგენს. თუმცა, ბოთლიდან გამოსული სინათლე მელნის რამდენიმე სანტიმეტრს გადიოდა და ძლიერ შეიწოვებოდა, მისი წითელი ტალღის სიგრძეებშიც კი.

და, როდესაც ფერად ობიექტს აქვს როგორც დიფუზური, ასევე სპეკულარული არეკვლა, როგორც წესი, მხოლოდ დიფუზური კომპონენტია შეფერილი. ალუბალი ირეკლავს დიფუზურად წითელ სინათლეს, შთანთქავს ყველა სხვა ფერს და აქვს სპეკულარული არეკვლა, რომელიც არსებითად თეთრია (თუ დაცემული სინათლე თეთრი სინათლეა). ეს საკმაოდ ზოგადია, რადგან, ლითონების გარდა, მასალების უმეტესობის არეკვლა დამოკიდებულია მათ გარდატეხის მაჩვენებელზე , რომელიც ოდნავ იცვლება ტალღის სიგრძესთან ერთად (თუმცა სწორედ ეს ვარიაცია იწვევს ქრომატულ დისპერსიას პრიზმაში ), ამიტომ ყველა ფერი აირეკლება თითქმის ერთი და იგივე ინტენსივობით.

მნიშვნელობა ხედვისთვის

ხილული ობიექტების აბსოლუტური უმრავლესობა, ძირითადად, მათი ზედაპირიდან დიფუზური არეკვლის შედეგად ჩანს.  გამონაკლისს წარმოადგენს გაპრიალებული (სპეკულარურად ამრეკლავი) ზედაპირის მქონე ობიექტები და ობიექტები, რომლებიც თავად ასხივებენ სინათლეს. რელეის გაფანტვა პასუხისმგებელია ცის ლურჯ ფერზე, ხოლო მიეს გაფანტვა - ღრუბლებში წყლის წვეთების თეთრ ფერზე.      

ინტერრეფლექსია

დიფუზური ინტერარეკლვა არის პროცესი, რომლის დროსაც ობიექტიდან არეკლილი სინათლე ეჯახება მიმდებარე ტერიტორიაზე არსებულ სხვა ობიექტებს და ანათებს მათ. დიფუზური ინტერარეკლვა კონკრეტულად აღწერს იმ ობიექტებიდან არეკლილ სინათლეს, რომლებიც არ არიან მბზინავი ან სპეკულაციური . რეალურ ცხოვრებაში ეს ნიშნავს, რომ სინათლე აირეკლება არამბზინავი ზედაპირებიდან, როგორიცაა მიწა, კედლები ან ქსოვილი, რათა მიაღწიოს იმ ადგილებს, რომლებიც სინათლის წყაროს პირდაპირ არ ჩანს. თუ დიფუზური ზედაპირი ფერადია , არეკლილი სინათლეც ფერადია, რაც იწვევს მიმდებარე ობიექტების მსგავს შეფერილობას.

3D კომპიუტერულ გრაფიკაში დიფუზური ურთიერთარეკვლია გლობალური განათების მნიშვნელოვანი კომპონენტია . სცენის რენდერირებისას დიფუზური ურთიერთარეკვლის მოდელირების მრავალი გზა არსებობს. რადიოსიხშირე და ფოტონების რუკა ორი ხშირად გამოყენებული მეთოდია.

სპექტროსკოპია

დიფუზური არეკვლის სპექტროსკოპიის გამოყენება შესაძლებელია ფხვნილისებრი ნიმუშების შთანთქმის სპექტრების დასადგენად იმ შემთხვევებში, როდესაც გამტარობის სპექტროსკოპია შეუძლებელია. ეს ეხება UV-Vis-NIR სპექტროსკოპიას ან შუა ინფრაწითელ სპექტროსკოპიას .

იხ.ვიდეო - Specular and Diffuse Reflection of Light

                                              რეკლამა                                            

     მომზადება ვოკალში -   პროფესიონალი   მომღერალი   ოპერის სოლისტი    მრავალი    კონკურისის      ლაურეატი მოამზადებს ნებისმერ მსურველს     ვოკალში საოპერო,    კამერული, საესტრადო, ფოლკორში. ხმისა და სუნთქვის დაყენება, გაძლიერება,     დიაპაზონის გაზრდა სათანადო რეპერტუარით,      სწავლების ინტესივობა და მიმართულება განისაზღვრება ინდივიდულურად მასწავლებლის მიერ. ფასი 40ლ. ერთი გაკვეთილი ტ 595 33 01 77,   5977 872 64

ბრიტანეთში სტაჟირებული, სერტირთიფიცირებული ინგლისური ენის სპეციალისტი,  თარგმნა, ინგლისურიდან ქართულში ან პირიქით ტექსტის კორექტირიება,  აკრეფა ვორდში და ინგლისურში ნებისმირი მსურველის მომზადება  ინგლისურში სკოლის მოსწავლეებს, აბიტურიენტებს ან სხვა ნებისმიერ მსურველს სათანადო პროგრამით  FCF , TOEFl, IEFLtS სათანადო  აუდიო თუ ვიდეო მასალის გამოყენებით  ფასი შეთანხმებით ასევე ონლაინ მომსახურება და სწავლა ტ. 591 102 949