Занятие 1 Тема источники оптического излучения

Теоретическая часть.
Основные положения ГОСТ 12921 – 61 базируются на физических свойствах поверхности твёрдых тел – на отражении света поверхностью и рассеянии излучения на поверхности.
Под отражением в оптике подразумевается количество энергии светового потока, испытывающего отражение. Зеркальным отражением называют долю световой энергии, отражённой под углом падения. Для идеальной отражающей поверхности имеет место закон отражения  = , где  - угол падения,  - угол отражения.
Рассеяние излучения – более многогранный процесс. Сюда включают следующие процессы:
1. Диффузное отражение. Это по своей сути зеркальное отражение от шероховатостей поверхности, малые участки которой оказываются расположенными под разными углами к падающему световому пучку. Это отражение характеризуется законом косинусов согласно которому площадка dS отражает следующее излучение в пространство световой поток d в телесном угле d как:
d = BddSCos( - )
Здесь  - угол наблюдения излучения,  - угол падения, телесный угол d = df/R², где df – площадь фотоприёмника, R – расстояние от фотоприёмника до наблюдаемого обьекта. B – энергитическая яркость освещённого обьекта, равная


Здесь F0 – мощность падающего на поверхность светового потока, a - угол падения излучения на поверхность и dw - телесный угол, под которым элемент поверхности dS освещается точечным источником, находящимся на расстоянии R´ от поверхности dS. Формула 3 и 4 поясняются рис. 2. J – источник света; df – площадка фотоприёмника рис.2

В соответствии с формулой 3 идеально матовая поверхность будет отражать свет с распределением, изображённым на рис. 3
2. Истинное рассеяние.
При освещении поверхности твёрдого тела возможно вторичное излучение крохотных участков поверхности. Такое рассеяние может быть когерентным, т.е. без изменения фазы световой волны и некогерентным, когда между процессом взаимодействия падающего излучения и излучением вторичных волн возможны процессы, изменяющие фазу и (или) частоту падающих волн. К таким процессам относятся люминесценция, комбинационное рассеяние, и ряд других процессов, реально не встречающихся в практике полиграфии.
Истинное рассеяние направлено в направлении падающего излучения, располагаясь в узком конусе. Чаще всего это рассеяние “вперёд” направлено внутрь обьёма твёрдого тела и вызывает во внутренних участках многократное рассеяние. Последнее частично вновь выходит наружу, и его пространственное распределение снова следует закону косинусов Ламберта.
3. Дифракционные явления на матовой поверхности.
Этот вид рассеяния обусловлен тем, что размеры шероховатостей зачастую имеют периодическую структуру. В этом случае при больших углах падения вершины неровностей начинают работать как дифракционная решётка, т.е. дают квазизеркальное отражение с концентрацией энергии под углом a = n. При таком рассеянии высшие порядки дифракции отсутствуют, а наблюдается дополнительный “зеркальный блеск”.
Обобщая сказанное, на глянцевой поверхности зеркальное отражение накладывается на светорассеяние. Источником информации могли бы быть точные угловые фотометрические измерения, т.е. получение зависимости интенсивности отражённого поверхностью светового потока от угла наблюдения. Следует учесть что на процессы отражения и рассеяния на поверхности может наложиться отражение и рассеяние обьёмом твёрдого тела, переотражение, возможны процессы люминесценции, комбинационного расеяния, комптон – эффект и т.д. Теория и практика этих процессов достаточно сложна и для практики особого значения не имеет, хотя в настоящее время существуют металлизированные бумаги и бумаги с люминисцентным покрытием. Для таких обьектов лоск, измеренный по ГОСТ 12921 – 61 может превышать 100%, что с точки зрения традиционной науки некорректно. Тем не менее в подавляющем большинстве случаев измерение лоска по ГОСТ 12921-61 вполне приемлимо для определения уровня бликов, уровня глянца полиграфической продукции.

Реальная индикатрисса рассеяния поверхности какого – либо оттиска есть наложение зеркальной составляющей и составлющей от диффузного отражения. Энергетически величина сигнала (за исключением оговоренных случаев с метализированными или люминисцирующими обьектами) будет меньше сигнала от идеально отполированного чёрного стекла.