चमक (प्रकाशिकी)

ग्लॉस एक प्रकाशीय गुण है जो इंगित करता है कि एक सतह स्पेक्युलर (दर्पण जैसी) दिशा में प्रकाश को कितनी अच्छी तरह परावर्तित करती है। यह महत्वपूर्ण मापदंडों में से एक है जिसका उपयोग किसी वस्तु के दृश्य स्वरूप का वर्णन करने के लिए किया जाता है। चमक को प्रभावित करने वाले कारक सामग्री का अपवर्तक सूचकांक, घटना प्रकाश का कोण और सतह स्थलाकृति हैं।

स्पष्ट चमक स्पेक्युलर परावर्तन की मात्रा पर निर्भर करती है - प्रकाश समान मात्रा में सतह से परावर्तित होता है और आने वाली रोशनी के सममित कोण - विसरित परावर्तन की तुलना में।फैलाना परावर्तन - की मात्रा प्रकाश अन्य दिशाओं में बिखरा हुआ।

सिद्धांत
जब प्रकाश किसी वस्तु को रोशन करता है, तो वह इसके साथ कई तरह से संपर्क करता है:


 * इसके भीतर अवशोषित (काफी हद तक रंग के लिए जिम्मेदार)
 * इसके माध्यम से प्रेषित (सतह पारदर्शिता और अस्पष्टता पर निर्भर)
 * इससे या उसके भीतर बिखरा हुआ (फैलाना प्रतिबिंब, धुंध और संचरण)
 * विशेष रूप से इससे परिलक्षित (चमक)

सतह की बनावट में बदलाव सीधे स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन के स्तर को प्रभावित करते हैं। एक चिकनी सतह वाली वस्तुएं, यानी अत्यधिक पॉलिश या बारीक छितरी हुई पिगमेंट वाली कोटिंग्स, आंखों को चमकदार दिखाई देती हैं क्योंकि प्रकाश की एक बड़ी मात्रा स्पेक्युलर दिशा में परावर्तित होती है, जबकि खुरदरी सतहें कोई स्पेक्यूलर प्रकाश नहीं दर्शाती हैं क्योंकि प्रकाश अन्य दिशाओं में बिखरा हुआ है। और इसलिए नीरस दिखाई देता है। इन सतहों की छवि बनाने के गुण बहुत कम होते हैं जिससे कोई भी प्रतिबिंब धुंधला और विकृत दिखाई देता है।

सब्सट्रेट सामग्री का प्रकार सतह की चमक को भी प्रभावित करता है। गैर-धात्विक सामग्री, यानी प्लास्टिक आदि, सामग्री में अवशोषित होने या सामग्री के रंग के आधार पर अलग-अलग बिखरे होने के कारण अधिक रोशनी वाले कोण पर प्रकाशित होने पर उच्च स्तर के परावर्तित प्रकाश का उत्पादन करते हैं। धातु किसी भी कोण पर अधिक मात्रा में परावर्तन पैदा करने वाले इस प्रभाव से ग्रस्त नहीं होते हैं।

फ्रेस्नेल सूत्र स्पेक्युलर परावर्तन देता है, $$ R_s $$, तीव्रता (भौतिकी) के एक अध्रुवीकृत प्रकाश के लिए $$ I_0 $$, घटना के कोण पर $$ i $$, तीव्रता के विशिष्ट रूप से परावर्तित किरण की तीव्रता दे रहा है $$ I_r $$, जबकि सतह के नमूने का अपवर्तक सूचकांक है $$ m $$.

फ्रेस्नेल समीकरण इस प्रकार दिया गया है: $$ R_s = \frac{I_r}{I_0} $$
 * $$ R_s = \frac{1}{2} \left[\left(\frac{\cos i - \sqrt{m^2 - \sin^2 i}}{\cos i + \sqrt{m^2 - \sin^2 i}}\right)^2 + \left(\frac{m^2 \cos i - \sqrt{m^2 - \sin^2 i}}{m^2 \cos i + \sqrt{m^2 - \sin^2 i}}\right)^2\right]$$

सतह खुरदरापन
सतह खुरदरापन स्पेक्युलर परावर्तन स्तरों को प्रभावित करता है; दृश्य आवृत्तियों में, माइक्रोमीटर रेंज में सतह खत्म सबसे अधिक प्रासंगिक है। दाईं ओर का आरेख एक कोण पर प्रतिबिंब को दर्शाता है $$ i $$ किसी न किसी सतह पर एक विशेषता खुरदरापन ऊंचाई के साथ $$ h $$. सरफेस बम्प्स के ऊपर और नीचे से परावर्तित किरणों के बीच पथांतर है:


 * $$\Delta r = 2h \cos i \;$$

जब प्रकाश की तरंग दैर्ध्य होती है $$\lambda$$, चरण अंतर होगा:
 * $$\Delta \phi = \frac{4\pi h \cos i}{\lambda} \;$$

अगर $$\Delta \phi \;$$ छोटा है, दो बीम (चित्र 1 देखें) लगभग चरण में हैं, जिसके परिणामस्वरूप रचनात्मक हस्तक्षेप होता है; इसलिए, नमूना सतह को चिकना माना जा सकता है। लेकिन जब $$\Delta \phi = \pi \;$$, तो बीम चरण में नहीं हैं और विनाशकारी हस्तक्षेप के माध्यम से, एक दूसरे को रद्द कर दिया जाएगा। विशिष्ट रूप से परावर्तित प्रकाश की कम तीव्रता का अर्थ है कि सतह खुरदरी है और यह प्रकाश को अन्य दिशाओं में बिखेरती है। यदि मध्य चरण मान को चिकनी सतह के मानदंड के रूप में लिया जाता है, $$\Delta \phi < \pi/2 $$, फिर उपरोक्त समीकरण में प्रतिस्थापन का उत्पादन होगा:


 * $$ h < \frac {\lambda}{8 \cos i} \;$$ इस चिकनी सतह की स्थिति को रेले खुरदरापन कसौटी के रूप में जाना जाता है।

इतिहास
चमक धारणा के शुरुआती अध्ययनों का श्रेय इंगरसोल को दिया जाता है जिन्होंने 1914 में कागज पर चमक के प्रभाव की जांच की। इंस्ट्रुमेंटेशन का उपयोग करके ग्लॉस को मात्रात्मक रूप से मापने के द्वारा इंगरसोल ने अपने शोध को इस सिद्धांत के इर्द-गिर्द आधारित किया कि प्रकाश स्पेक्यूलर रिफ्लेक्शन में ध्रुवीकृत होता है जबकि विसरित रूप से परावर्तित प्रकाश गैर-ध्रुवीकृत होता है। इंगरसोल "ग्लैरीमीटर" में 57.5 डिग्री पर घटना और देखने के कोण के साथ एक स्पेक्युलर ज्यामिति थी। इस कॉन्फ़िगरेशन ग्लॉस का उपयोग एक कंट्रास्ट विधि का उपयोग करके मापा गया था, जिसने एक ध्रुवीकरण फ़िल्टर का उपयोग करके स्पेक्युलर घटक को कुल प्रतिबिंब से घटाया था।

1930 के दशक में ए. एच. पफंड द्वारा कार्य, सुझाव दिया कि हालांकि स्पेक्युलर चमक चमक का मूल (उद्देश्य) प्रमाण है, वास्तविक सतह चमकदार उपस्थिति (व्यक्तिपरक) स्पेक्युलर चमक और आसपास के सतह क्षेत्र (जिसे अब "कंट्रास्ट ग्लॉस" या "चमक" कहा जाता है) के विसरित प्रकाश के बीच अंतर से संबंधित है।.

यदि समान चमक वाली काली और सफेद सतहों की दृष्टि से तुलना की जाती है, तो सफेद सतह और परिवेश की तुलना में स्पेक्युलर हाइलाइट और काले परिवेश के बीच अधिक विपरीत होने के कारण काली सतह हमेशा चमकदार दिखाई देगी। पफंड भी सबसे पहले सुझाव देने वाला था कि चमक का सही ढंग से विश्लेषण करने के लिए एक से अधिक तरीकों की आवश्यकता थी।

1937 में हंटर, चमक पर अपने शोध पत्र के हिस्से के रूप में, स्पष्ट चमक के लिए जिम्मेदार छह अलग-अलग दृश्य मानदंडों का वर्णन किया। निम्नलिखित चित्र प्रकाश की एक घटना किरण, I, एक विशेष रूप से परावर्तित किरण, S, एक विसरित रूप से परावर्तित किरण, D और एक निकट-विशेष रूप से परावर्तित किरण, B के बीच संबंध दिखाते हैं।


 * स्पेक्युलर ग्लॉस - कथित चमक और हाइलाइट्स की चमक

सतह पर उस घटना के समान लेकिन विपरीत कोण पर सतह से परावर्तित प्रकाश के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।


 * चमक - कम चराई वाले कोणों पर कथित चमक

घटना और देखने के चराई कोणों पर चमक के रूप में परिभाषित


 * कंट्रास्ट ग्लॉस - स्पेक्युलरली और डिफ्यूज़ली रिफ्लेक्टिंग एरिया की कथित ब्राइटनेस

विशिष्ट रूप से परावर्तित प्रकाश के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है जो सतह पर सामान्य रूप से परावर्तित होता है;


 * ब्लूम की अनुपस्थिति - स्पेक्युलर दिशा के निकट प्रतिबिंबों में कथित बादलपन

धुंध की अनुपस्थिति या विशेष रूप से परावर्तित प्रकाश के निकट एक दूधिया उपस्थिति के एक उपाय के रूप में परिभाषित: धुंध अनुपस्थिति-खिलने का विलोम है


 * छवि चमक की विशिष्टता - सतहों में परिलक्षित छवियों की विशिष्टता द्वारा पहचानी जाती है

विशिष्ट रूप से परावर्तित प्रकाश की तीक्ष्णता के रूप में परिभाषित


 * सतह की बनावट चमक - सतह की बनावट और सतह के दोषों की कमी से पहचानी जाती है

दृश्यमान बनावट और दोषों (नारंगी छील, खरोंच, समावेशन इत्यादि) के मामले में सतह की एकरूपता के रूप में परिभाषित किया गया है।

एक सतह इसलिए बहुत चमकदार दिखाई दे सकती है यदि इसमें स्पेक्युलर कोण पर एक अच्छी तरह से परिभाषित स्पेक्युलर परावर्तन हो। सतह पर दिखाई देने वाली छवि की धारणा को कम स्पष्ट, या कम कंट्रास्ट के रूप में प्रदर्शित करके अवक्रमित किया जा सकता है। पूर्व की छवि की विशिष्टता और बाद की धुंध या कंट्रास्ट ग्लॉस की माप की विशेषता है।

अपने पेपर में हंटर ने चमक के मापन में तीन मुख्य कारकों के महत्व को भी नोट किया:
 * स्पेक्युलर दिशा में परावर्तित प्रकाश की मात्रा
 * राशि और जिस तरह से स्पेक्युलर दिशा में प्रकाश फैलता है
 * स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन में बदलाव जैसे-जैसे स्पेक्युलर एंगल बदलता है

अपने शोध के लिए उन्होंने 45° के स्पेक्युलर कोण के साथ एक glymeter का उपयोग किया, जैसा कि उस प्रकार के पहले फोटोइलेक्ट्रिक तरीकों में से अधिकांश ने किया था, हालांकि बाद में 1939 में हंटर और जुड द्वारा अध्ययन किया गया था। बड़ी संख्या में चित्रित नमूनों पर, निष्कर्ष निकाला कि 60 डिग्री ज्यामिति उपयोग करने के लिए सबसे अच्छा कोण था ताकि दृश्य अवलोकन के निकटतम सहसंबंध प्रदान किया जा सके।

मानक चमक माप
ग्लोस मापन में मानकीकरण का नेतृत्व हंटर और एएसटीएम (अमेरिकन सोसाइटी फॉर टेस्टिंग एंड मैटेरियल्स) ने किया था, जिन्होंने 1939 में स्पेक्युलर ग्लॉस के लिए एएसटीएम डी 523 स्टैंडर्ड टेस्ट मेथड का निर्माण किया था। इसमें 60 डिग्री के स्पेक्युलर कोण पर ग्लॉस को मापने की एक विधि शामिल थी। ड्यूपॉन्ट कंपनी (हॉर्निंग एंड मोर्स, 1947) और 85° (मैट, या लो, ग्लॉस) में विकसित मानक (1951) के बाद के संस्करणों में उच्च चमक खत्म के मूल्यांकन के लिए 20 डिग्री मापने के तरीके शामिल थे। एएसटीएम के पास विशिष्ट उद्योगों में आवेदन के लिए डिज़ाइन किए गए कई अन्य ग्लोस-संबंधित मानक हैं जिनमें पुरानी 45 डिग्री विधि शामिल है जिसका उपयोग मुख्य रूप से ग्लेज़ेड सिरेमिक, पॉलीथीन और अन्य प्लास्टिक फिल्मों के लिए किया जाता है।

1937 में, कागज़ उद्योग ने 75° स्पेक्यूलर-ग्लॉस पद्धति को अपनाया क्योंकि कोण ने लेपित पुस्तक कागज़ों का सबसे अच्छा पृथक्करण प्रदान किया। इस पद्धति को 1951 में TAPPI विधि T480 के रूप में पल्प एंड पेपर इंडस्ट्रीज के तकनीकी संघ द्वारा अपनाया गया था।

पेंट उद्योग में, स्पेक्युलर ग्लॉस की माप अंतर्राष्ट्रीय मानक ISO 2813 (BS 3900, भाग 5, UK; DIN 67530, जर्मनी; NFT 30-064, फ्रांस; AS 1580, ऑस्ट्रेलिया; JIS Z8741, जापान) के अनुसार की जाती है। समकक्ष भी)। यह मानक अनिवार्य रूप से ASTM D523 के समान है, हालांकि इसे अलग तरीके से तैयार किया गया है।

1960 के दशक में टिंगल द्वारा पॉलिश की गई धातु की सतहों और एनोडाइज्ड एल्यूमीनियम ऑटोमोटिव ट्रिम का अध्ययन, पॉटर और जॉर्ज ने पदनाम ASTM E430 के तहत गोनीफोटोमेट्री द्वारा उच्च चमक सतहों के चमक माप के मानकीकरण का नेतृत्व किया। इस मानक में यह छवि चमक और प्रतिबिंब धुंध की विशिष्टता के मापन के तरीकों को भी परिभाषित करता है।

यह भी देखें

 * ऑप्टिकल विषयों की सूची
 * छवि की विशिष्टता

बाहरी संबंध

 * PCI Magazin article: What is the Level of Confidence in Measuring Gloss?
 * NPL: Good practice guide for the measurement of Gloss