> Техника, страница 77 > Рефлектометр

Рефлектометр

Рефлектометр, прибор для измерения коэф-та отражения. Существующие Р. делятся на ряд типов: 1) для измерения коэф-та зеркального отражения (к. з. о.), 2) коэф-та диффузного отражения (к. д. о.), 3) полного гадэф-та отражения (и. к. о.), 4) коэф-та отражения по спектру и тому подобное. (все определения см. Фотометрия).

Р. для измерения коэфици-ента зеркального отр аж е н и я. При измерении к. з. о. измеряют или отношение отраженного от зеркала светового потока

ΓΓΙ jTI 111 Jll II ||П!: I [I III IJfl г

|||т1|1|И||тнрттт1г:|Т|миц|ПП|т11рч11|Ж1||п||||: ι

Фигура 1.

к потоку, падающему на зеркало, или отношение яркости изображения предмета в зеркале к яркости самого предмета. Первый способ вытекает из самого определения к. з. о., «. второй—из основного оптич. соотношения,

XL_x

Фигура 2.

согласно к-рому яркость изображения в зеркале равна яркости предмета, умноженной на к. з. о. Простейшим Р. первого типа для измерения к. з. о. плоского зеркала может служить фотометрии, скамья или любой фотометр. При этом (фигура 1, L_k—эталонная лампа, Р—призма с большими гранями) сначала Ph „

9 £ s

^ 1 Г*

&

измеряют силу света лампы L_x, затем, поместив измеряемое зеркало N, как указано на фигуре 2, измеряют силу света изображения лампы в зеркале. Отношение этих двух величин очевидно и будет к. з. о. Более сложным, но зато пригодным и для неплоских зеркал, является Р. с фЬ-тоэлементом. Устройство его показано схематически на фигуре 3: Ph—фотоэлемент со светофильтром f (приравнивающим фотоэлемент по кривой чувствительности к глазу), О—осветитель, дающий изображение питч 8 в S_lt g—гал!занометр, измеряющий

Фигура з. фототок. При измерении к. з. о. сначала располагают фотоэлемент и осветитель, как показано на фигуре 3, и при этом измеряют фототок. Затем ставят зеркало N и измеряют фототок при расположении, показанном на фигуре

4. Изображение нити должен быть при этом возможно ближе к зеркалу. Отношение фототоков дает прямо к. з. о. зеркала. Для измере- κ>.

ния к. з. о. по ярко-сти существуют две · схемы. Одна, разработанная в Госуд. оптическом институте (ГОИ), состоит в том, что перед зеркалом помещают освещенную магне-зиевую пластинку, и при помощи фотометра измеряют ее яркость и яркость ее изображения в зеркале. Отношение измеренных яркостей дает к. з. о. Более удобным видоизменением этой схемы является"Р., изображенный на фигуре 5: А—фотометр Вебера с вынутыми окуляром и рассеивателем; глаз смотрит сквозь фотометрии. кубик К на измеряемый объект. К передней части трубы фотометра прикреплен на шарнире осветитель О с молочным стеклом, освещенным изнутри лампой L. При измерениях сначала ставят осветитель в положение, указанное на фигуре 5, и измеряют его яркость В_а; затем О поворачивают осве-

придви-

Фигура 4.

Фигура 5.

И,

нув прибор к зеркалу (фигура 6), измеряют яркость B_s изображения 0 в зеркале. Отношение измеренных яркостей равно к. з. о.:

О «®».

^6s в о

Р. для измерения диффузного отражения. По определению Ламберта диффузное отражение характеризуется тем, что яркость поверхности постоянна по всем направлениям. В силу этого отраженный световой поток F_d выражается:

Fd=^nBd-

Простейшим Р. для таких поверхностей может служить обыкновенный люксметр (смотрите), проградуированный на яркости. Для измерения люксметром к. д. о. измеряется освещенность на диффузной поверхности; затем“ рассеивающая пла-

-F

I

77УУ77777,

I

-S------W------

стинка из люксметра вынимается и измеряется яркость изучаемой пластинки. В этом случае яркость поверхности * пропорцио-

Фигура 6.

нальна освещенности на ней, умноженной на к. д. о. Т. к. поверхности не обладают вполне диффузным отрг кечигм и ли нь некото-

рые из них более или менее приближаются к нему, то для измерения к. д. о. необходимо непосредственно измерять отраженный поток. К. д. о. является функцией не только вещества, но и способа освещения, поэтому, приводя к. д. о. какого-либо вещества, необходимо оговорить, при каком освещении он получен. Ниже описывается ряд способов для измерения к. д. о. диффузных поверхностей. В большинстве из них применяется шар Ульбрихта (смотрите Фотометрии).

1. Р. Те и лора (фигура 7). В шаре Ульбрихта измеряемый образец закрывает небольшое отверстие в стенке; параллельный пучок от осветителя У направляется на образец; через отверстие С измеряется яркость В какого-либо элемента стенки ;этаяркость В пропорциональна световому потоку F, отраженному образцом: В — IcF,

где 1с— константа, определяемая свойствами данного шара. При этом элемент стенки, яркость которого измеряется, должен быть защищен от прямых лучей образца экраном. Затем пучок от осветителя направляется на стенку шара п опять измеряется яркость В₀ элемента стенки шара (не того, на к-рый падает пучок): B₀=lcF₀,

где У₀·—световой поток, падающий на стенку шара или на образец. Таким образом к. д. о. В в₀

В этом случае измеряют полный it. д. о. при освещении параллельным пучком, падающим под выбранным углом.

2. М е т о д Шарпа, Л и т л я и К ар-ре р а. В ряде практич. случаев представляет интерес изучение отражательных свойств поверхностей при вполне диффузном освещении. При смешанном отражении имеет большой смысл ввести понятие видимого к. о.

(к. о. поданному направлению) как отношение яркости поверхности по данному направлению В (θ, φ) к яркости источника В_я, которая при вполне диффузном источнике постоянна по всем направлениям:

Β(β φ’)

9 и в„ "

В Р. еист. Каррера (фигура8) ташке использован шар Ульбрихта, но с целью получения равномерного,

вполне диффузного освещения, а не интеграции отраженного потока. Пучок света от источника L направляется на стенку шара. Измеряемый образец занимает небольшую часть стенки шара Sp. Он закрыт от прямых лучей, идущих от освещенного пятна,

экраном С. Благодаря многократным отражениям яркость стенок получается равномерной (В„), то есть образец освещен вполне диффузным источником, распределенным на телесном, угле л. Освещенность единицы поверхности образца равна лВ. Фотометром измеряются, яркость образца по некоторому постоянному направлению и яркость близлежащей стенки шара. Их отношение дает видимый к. д. о. Этот метод весьма пригоден как сравнительный для поверхностей, обладающих одинаковыми (или весьма близкими друг к другу) отражающими свойствами.

3. Полусферический Р. Николаса, разработанный в Бюро стандартов США, в некоторой степени является более совершенным чем описанные выше Р. На фигуре 9 (К—молочное стекло, Ж—черное дно) приведена несколько упрощенная его конструкция. Осветителем служит полусфера S,. окрашенная хорошо рассеивающей краской (Ва0₄) и освещенная лампами, имеющая постоянную яркость; в центре полусферы лежит образец А, на единицу поверхности которого падает световой поток Ρ₀=πΒ₀ (Β₀·—яркость полусферы). Через отверстия d в полусфере, расположенные в меридиональной плоскости, фотометром можно измерять яркость образца Β(θ, φ) под разными углами наблюдения. Разберем три случая отражающих свойств образца, а) Зеркальное отражение-В этом случае отношение видимой яркости образца по данному направлению к яркости полусферы даст прямо к. з. о. для угла падения, равного углу наблюдения при направленном освещении, б) Вполне диффузное отражение. В этом случае к. д. о., как видимый ρ_α, так и полный д_с, будут равны отношению яркости образца к яркости полусферы:

в) Смешанное OTpanteiine. В случае смешанного, не могущего быть описанным каким-либо простым законом, распределения отраженного потока измерения яркости образца по данному направлению, будучи отнесены к яркости полусферы, дадут видимые к. о. Измерив яркости под разными углами наблюдения, можно вычислить полное значение отраженного потока: π

F=2 л JВ (θ,φ) cos Θ sin 0(10. о

Полученная величина, будучи разделена на F₀=nB₀, дает полный к. о. при диффузном освещении. Теми же отверстиями можно воспользоваться для направления на образец, параллельного пучка под разными углами падения. Измеряя яркость полусферы, освещенной отраженным потоком образца, равномерную по всей полусфере благодаря свойствам сферич. поверхности, можно легко получить полные к. о. для разных углов падения направленного освещения параллельным пучком. Этот Р. наиболее универсален, т. к. позволяет измерять п. к. о. при различных случаях освещения.

4. М е т о д международной коми с с и и. Во многих случаях смешанное отражение является просто суперпозицией -зеркального отражения, локализованного на поверхности вещества, и рассеяния, близкого к Ламбертовскому в его середине; примером такого вещества является фарфоровая эмаль. Соответственно этому п. к. о. отражения такого вещества м. б. разделен на коэф. зеркального отражения и коэф. диффузного отражения. Дабы ввести какую-то стандартизацию в характеристику отражающих свойств свето-технич. веществ, Международная осветительная комиссия в 1928 г. предложила видоизмененный Р. сист. Тейлора, изображенный на фигуре10.Направляя пучок света от осветителя L на образец А и измеряя яркость стенки, можно получить к. о. (С — экран). Если открыть отверстие О, расположенное симметрично, зеркальное отражение выйдет наружу и измерение яркости стенки в этом случае даст к. д. о. ρ,;, а разность g_c—g_d=g_s (о,—к. з. о.). Благодаря ряду недостатков этот метод до -сего времени широкого распространения не :получил. Практически существенным все же является вопрос о разделении зеркального и диффузного отражений (наир, для тканей). Для этой цели служит т. и. «глянцмессер». В глянцмессере сравнивается интенсивность света, отраженного под углом зеркального отражения, с интенсивностью света, отраженного под углом 30°. В последнее время появились весьма удачные попытки применить для Р. в качестве интегратора поверхность фотоэлемента, в частности купрокеидного, т.~ к. в этом фотоэлементе поверхность не защищена стеклом. Техпич. завершения этой попытки пока еще не получили.

Селективное отражение. Для измерения к. о. по спектру не существует специальных Р. Если требуется сравнительно небольшая точность, то измерения производятся при помощи вышеописанных Р., при этом соответствующими светофильтрами выделяют нужные участки спектра. При точных измерениях пользуются более точными способами монохроматизации. В качестве рефлектометра может применяться любой спектрофотометр (например спектрофотометр Еёниг-М.артенса). Для невидимых частей спектра применяются для ультрафиолетовых лучей фотографический метод и для инфракрасных лучей термоэлектрический метод (работы Кобленца, Гудь-бурта и др.).

Лит.: Гуревич М. Ы. Сборник статей по про-жекторостроению, М.—Л. 1931; 3 и л ь б е р б л а т т Я. Б., «Светотехника», 1932, 5; Гинзбург В. Л., Отражающие свойства эмали, там же, 1932, 3; Me N ίο h о 1 a s Н., Absolute Methode in Reflectometry,«Research Papers», 1928,3; К ar r er E.,Use of the Ulbricht Sphere in Measuring Reflection a. Transmission Factors, «Scientific Papers of the Bureau of Standards», Wsh., 1921, 4 IS; T а у 1 о r A.Measurement of Diffuse Reflection Factors a. a New Absolute Reflectometer, ibid., 1920, 391; Handbucli d. Physik, herausgegebenv. H. Geiger u. K. Scheel, B. 19, Berlin, 1928; H u 1 b u r t, The Reflection Power of Metals in the Ultraviolete Region of the Spectrum, «A^trophisical Journal», 1915, v. 42, 3, [i. 203; Walsh j., Photometry, London, 1926; s e a e f f e r Cl. und M a t о s s i E., Das Ultra-rot Spectrum, Berlin, 1930. В. Фабрикант и В. Гинзбург.