Способ определения спектральных направленно-полусферических коффициентов отражения

Способ определения спектральных направленно-полусферических коффициентов отражения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

151 (11) 543856

Союз Советскнн

Соцнапнстнцескьа

Реанубпнк (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 17.12.74 (21) 2085011/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.01.77.Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования опнсания23.05.77 (51) М. Кл.

G01N 21/48

Государственный комитет

Совета Мнннотроа СССР по делам изобретений и открытий (53) УЙК 535.8 (088.8) (72) Авторы чзобретения

Л..Н, Аксютов и Г, К, Холопов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ НАПРАВЛЕННО -ПОЛУСФЕРИЧЕСКИХ

КОЭФФИ11ИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ

Изобретение относится к области измерения фотометрических свойств материалов и может быть использовано для определения направленно-полусферических коэффициентов отражения непрозрачных изотропных поверхностей в оптическом диапазоне спектра.

Известен способ определения спектральных направленно-полусферических коэффициентов отражения, согласно которому исследуемый образец освещают направленным пучком све- В та и измеряют поток, отраженный в полусферу над поверхностью образца. Величину падаюешго потока измеряют аналогичным образом, направляя пучок света на эталонный отражатель 1). (5

В инфракрасной области спектра данный способ не может быть использован для определения угловой зависимости направленно-полусферич-.=.эких коэффициентов отражения непрозрачных иэстропных поверхностей Я при любом задан : ..;.1 " 8 ocBpUlBHHH.

Наиболее близким по техч: .=;:-..ой сущности к предлагаемому спи."обу я -;яется способ определения спектральных направ- 25 пенно-полусферических коэффициентов отражения путем освещения направленным пучком света и измерения света, отраженного от образца и эталона(2).

Однако оба эти способа не позволяют определить спектральные направленно-полусфери» ческие коэффициенты отражения непрозрачных изотропных поверхностей в инфракрас ной области спектра при любом угле освещения.

Ileab изобретения - определениеспектральных направленно-полусферических коэффициентов отражения непрозрачных йзотропных поверхностей в инфракрасной области спект ра при любом заданном углеосвещения. g

Достигаетея это благодаря тому, что последовательно освещают образец и эталон по нормали к поверхности и измеряют интенсивность света, отраженного в направлении, обратном направлению освещения, измеряют индикатрису обратного отражения образца, освещают образец и эталон при угле падения 8 относительно нормали к поверхности и измеряют интенсивность света, отраженного в зеркальном направлении, затем поворачи543855 веют образец и измеряют угол поворота, при котором интенсивность отраженного света в два раза меньше интенсивности света, отраженного образцом в зеркальном направлении, и рассчитывают величину на» правленйо-полусферического коэффициента отражения по формуле

Я(Э 2@) — Р - — Р k Савам)х а N(e) И

224р NЭ(8) 6 N„o

10 (ЫН,6 (.,) W, Н.

" Ра-к.4 зо+ в) N

age Ц угол падения направленного пучка света относительно нормали к поверхности (угол освещения), для которого определщот величину направленно-полусферического коэффициента отражения 3(8 2й); ъ -френелевские коэффициенты отра- ® г Р женин эталонного зеркала; и й ыходной сигнал приемника излуЕ> эо, чения, регистрирующего интенсивность света, отраженного в направлении, обратном направлению освещения от образца и эталона, соответственно, при освещении по нормали к поверхности;

Д(дщ() - выходной сигнал приемника, регистрирующего интенсивность света, отра кенного в зеркальном направлении от образ90 ца и эталона; соответственно, при угле осве щения 9

А )«угол поворота образца, при котором интенсивность отраженного от него света в два раза меньше интенсивности света, от« аженного образцом в зеркальном направлении; п,k-)коэффициенты, определяемые по индикатрисе обратного отражения;

40 а) -телесный угол поля зрения приемнйка излучения.

Предложенная .последовательность операшФ позволяет определять величину направленно-аиолусферических коэффициентов отражения, измеряя интенсивность отраженного света, а не потоки, отраженные в полусферу. С помощью первой операции из предложенной их последовательности, поочередно ос» вешая образец и эталон по нормали к поверх-, ности и измеряя интенсивность отраженного от них света, определяют величину двунаправленного коэффициента отражения, равную "О " ро)Р, где Йр N -выходной сигнал приемника и

О1 лучения, регистрирующего интенсивность света, отраженного в направлении, обратном направлению освещения, от образца и эталоча, ссответственно; 60

22 френелевский коэффициент отражения

1О эталона (эталонного зеркала) .

Во второй операции, посредством которой определяют индикатрису обратного отражения, производят измерения относительного изменения интенсивности света е :- висимости от угла освещения.

Предлагаемый способ основан на том, что пространственную индикатрису поверхнос ной составляющей отражения для непрозрачных изотропных поверхностей с направленнорассеянным характером отражения можно представить в виде эллипсоида вращения с большой осью, ориентированной в направлении эеркального отражения. Плоскость сечения эллипсоида, проходящая через большую ось, дает плоскую индикатрису отражения в виде эллипса, Параметром, характеризующим степень вытянутости такой индикатрисы, является отношение большой оси эллипса к малой, т. е. параметр ! а параметром, нормирующим большую ось эллипса к количественной мере, является направленныйкоэффициент яркости р . Оба параметра связаны с величиной направленнополусферического коэффициента отражения соотношением

R (0,2a) =p 2 2 /(I l) (r)

Для определения велчины параметра в заявленном способе . определения направлению-полусферических коэффициентов отражения необходимо измерить угол оС при котором интенсивность отраженного от образца света в два раза меньше интенсивности света, от- раженного образцом в зеркальном направлении. Для случая нормального падения угол половинной интенсивности (по индикатрисе обратного о 2ражеййя определяется из выражения, следующего иэ уравнения эллипса

1 =(2Со22Ы-Со2 М,) din2d.=30%„(2) где ф - отношение осей эллипса при нормальо ном падении света на образец, коэффициент яркости которого в обратном направлении равен

По индикатрисе обратного отраженияопределяют параметры VI и k, характеризующие вклад направленного коэффициента яркости в зеркальном направлении равномерно-рассеянной компоненты отражения, с учетом которой направленно-полусферический ноэффипи543855 ент отражения для случая нормального паде» ° ния равен (4) о где

К- Е t(SD ), n = Og (((50 1/С (БО )) /О,(09 (с)

f (50) и f (60) .- значения относителен» ной индикатрисы обратного отражения при уг0 О лах поворота образца 50 и 60, При любом заданном угле освещения 8 измеряют двунаправленный коэффициент отра-!б жения образца в направлении зеркального отражения и угол поворота образца c(> при котором интенсивность отраженного света в два раза меньше интенсивности света, отраженного в зеркальном направлении, и, согласно выражениям (2), (3) и (4) величину направленно-полусферического коэффициента отражения рассчитывают по формуле (6,80-4,60ф d. )са, ))) „®

Х ф р р<>> ия (#+4 )(3O-()Lg) No

Измерения, выполняемые по предлагаемо му способу, проводят в следующей последовательности, . Исследуемый образец освещают направленным пучком света строго по нормали к его поверхности и измеряют интенсивность света, отраженного в направлении, обратном направлению освешения. Аналогичным образом измеряют интенсивность света, отраженного от эталонного зеркала. Отношение измерен ных интенсивностей дает ". величинудвуна- 40 правленного коэффициента отражения образца для данных условий освешения-наблюдения.

Затем образец поворачивают, причем величину угла поворота устанавливают дискретно с шагом 5-10 мин в диапазоне углов поворота 45

0-5 и с шагом 5-10 в диапазоне углов

О а

О о поворота 5-85 . При угле поворота 85 осве шенная поверхность полностью заполняет по ле зрения приемника. При каждом установленном угле поворота измеряют интенсив- 50 ность света, отраженного от образца:в направлении, обратном направлению освешения.

Значения измеренных интенсивностей света, нормированные к интенсивности света, отраженного при освешении образца строго по нормали к поверхности, в зависимости от угла поворота образца, представляют собой

Ф индикатрлсу обратного отражения f (с6)

По полученной зависимости т (с(,) с помощью соотношений (5) определяют параметры

И . и k,õàðàêòåðèçóþøèå вклад в величину двунаправленного коэффициента отражения равномернорассеянной компоненты отражения. Устанавливают угол освещения 8 и измеряют интенсивность света, отраженного от эталонного зеркала. На месте эта- лона располагают образец и в тех же усло» виях измеряют интенсивность света, отраженного от образца в зеркальном направле нии, Затем образец поворачивают и измеряют угол поворота, при котором интенсивность отраженного света оказывалась в два

1 раза меньше интенсивности света, отраженного образцом в зеркальном направлении.

Искомую величину направленно полусферического коэффициента отражения рассчитывают для установленного угла освещения по результатам измерений с помошыо формулы (6).

Формула изобретения

) )Ф No и 1 — p И с08 8 >

Naia! э N9 о () % 4р (Ь,ва-4М 4)р(ы, (ЗО+аСц)(30-йэ) р) во о где.9 д - угол падения направленного пучка света относительно нормали к поверхнос ° ти (угол освешения), для которого определяют величину направленно-полусферического коэффициента отражения g(g р Я);

Способ определения спектральных направленно-полусферических коэффициентas отра» женки путем освешения направленным пучком света и измерения света, отраженного от образца и эталона, о т л и ч а ю щ и с я тем, что, с целью определения направленно-полусферических коэффициентов отра- жения непрозрачных изотропных поверхностей в инфракрасной области спектра при лю. бом угле освещения Ц, последовательно ос-» вещают образец и эталон по нормали к поверхности и измеряют интенсивность света, отраженного в направлении, обратном направлению освещения, измеряют индикатрь су обратного отражения образца, освешвют образец и эталон при угле падения 9 отно сительно нормали к поверхности и измеряют интенсивность света, отраженного в зеркальном направлении, затем поворачивают образец и измеряют угол поворота, при котором интенсивность отраженного света в два раза меньше интенсивности света, отраженного образцом в зеркальном направлении, и рассчитывают направленно-полусферический коэффициент отражения по формуле:

543855

Составитель А. Шеломова

Редактор Е. Гончар Техреп А. Богдан Корректор H. Ковалева

Заказ Bl l/61 Гираж 1 052 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент" r. Ужгород, ул. Проектная, 4 р, р -френелевскио коэффициенты отражения эталонного зеркала; - выходной сигнал приемника излучения, регистрирующего интенсивность света, отраженного в направлении, обратном напраф- лению освещения. от образца и эталона, соответственно, при освещении по нормали к поверхности;

g(61, g$®-выходной сигнал приемника; регист-. рирующего интенсивность света, отраженного 1р

8 зеркальном направлении от образца и этно на, соответственно, при угле освещения,9; с(-угол поворота образца, при котором интенсивность отраженного от него света в два раза меньше интенсивности света, оцуп= женного образцом в зеркальном направлении;

n,k KîçôôèöèåHòû, определяемые по инднкатрисе обратного отражения; ю телесный угол поля зрения приемника

ИФ излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

i. Борбат А. М. и др. Оптические измерения, К., 1967, стр. 123.

2. Кропоткина М. А. Известия ЛЭТИ, 1966, вып. 55, стр. 106 (прототип).