Właściwości światła – Jak odbijać światło?

Przy projektowaniu oświetlenia ważna jest znajomość właściwości światła związanych z jego odbiciem, pochłanianiem i przepuszczaniem. Szczególnie istotne jest odbicie, które towarzyszy każdemu projektowi wnętrza czy iluminacji obiektu.

Właściwości światła

Światło posiada szereg właściwości. Poniżej zostaną opisane te, z którymi najczęściej ma do czynienia oświetleniowiec.

Odbicie – światło padając na powierzchnię, odbija się od niej. Dzięki temu możemy widzieć otaczające nas przedmioty.

Absorpcja (pochłanianie) – część światła, które pada na powierzchnię, zostaje wchłonięte. Zjawisko to polega na przemianie energii promienistej w inną formę energii np. cieplną. Filtry barwne pochłaniają światło w określonym zakresie jego długości i przepuszczają tylko zgodne z jego kolorem.

Transmisja (przepuszczanie) – pozostała część światła, która nie zostanie odbita i pochłonięta, zostaje przez substancję przepuszczona. W zależności od substancji światło może zostać w niej dodatkowo rozproszone (tak jak w kloszach mlecznych dla opraw oświetleniowych).

Rys. 1 Propagacja światła

Refrakcja – załamanie światła przy jego przejściu pomiędzy ośrodkami o różnej gęstości. W szczególnych przypadkach, zamiast załamania może nastąpić całkowite wewnętrzne odbicie światła od powierzchni oddzielającej oba materiały. Zjawisko to jest wykorzystywane w światłowodach. Różne długości fali świetlnej wykazują różną zdolność do refrakcji. Dzięki temu światło białe przepuszczone przez pryzmat rozszczepia się na kolory tęczy.

Rys. 2 Rozszczepienie światła białego w pryzmacie

Rys. 3 Całkowite wewnętrzne odbicie światła w światłowodach

Odbicie światła od powierzchni

Rysunek 4 przedstawia sposób odbijania się światła od różnych powierzchni. W zależności od ich własności refleksyjnych może to być:

• odbicie kierunkowe, przy którym kąt odbicia jest równy kątowi padania światła,
• odbicie rozproszone, występujące, gdy światło pada na powierzchnię odbijającą w sposób lambertowski (cosinusoidalny) i odbija się od niej we wszystkich kierunkach,
• odbicie kierunkowo-rozproszone, gdy światło odbija się częściowo w sposób kierunkowy, a częściowo w sposób rozproszony.

Rys. 4 Powierzchnie o różnym charakterze odbicia

Gdy oświetlamy materiały połyskliwe (mające kierunkowy lub kierunkowo-rozproszony charakter odbicia) należy zwrócić uwagę na rozmieszczenie opraw względem obiektu i obserwatora. W sytuacji, w której światło z oprawy odbija się od obiektu i trafia do oka obserwatora, pojawia się zjawisko olśnienia odbiciowego. Skutkuje ono pogorszeniem warunków obserwacji. Pokazane jest to na rys. 5.

A

B

Rys. 5 Ustalenie odpowiedniego kierunku padania światła względem obiektu
(w tym przypadku wydruk zdjęcia na papierze kredowym)
i obserwatora wpływa na uzyskane warunki obserwacji.
A – występowanie zjawiska olśnienia odbiciowego (złe warunki obserwacji).
B – brak olśnienia odbiciowego (dobre warunki obserwacji)

Kierunek padania światła

Kąt padania światła odgrywa dużą rolę w oświetleniu powierzchni porowatych. Światło prostopadłe do powierzchni będzie „ukrywało” fakturę powierzchni, a światło padające pod małym kątem będzie ją uwypuklało. Określając kąt padania światła, mamy wpływ na stopień pokazania „nierówności” powierzchni.

Rys. 6 Faktura muru przy różnych stylach oświetlenia. Najbardziej jest ona widoczna na środkowym przykładzie – B

Przykładowo, tworząc iluminację obiektu i stosując światło styczne, możemy w sposób niezamierzony uwypuklić nierówności ścian. Nie będą one jednak widoczne przy obserwacji obiektu z daleka, z bliska natomiast mogą wywoływać niekorzystny efekt wizualny. W innym przypadku, oświetlając światłem stycznym mur, możemy specjalnie podkreślić jego budowę (Rys. 7).

Rys. 7 Przykład stycznego oświetlenia muru podkreślającego jego budowę

Materiały źródłowe:

1. Correspondence Course Lighting Application „Light and Radiation”, Philips Lighting B.V.,1985
2. Przemysław Oziemblewski „Podstawy Techniki Świetlnej”, Philips Lighting Poland SA, 1997
3. materiały prezentacyjne Philips Lighting
4. PN-90/E-01005 – Technika Świetlna. Terminologia
5. www.pl.wikipedia.org

Przemysław Oziemblewski
wrzesień 2005