Materialets egenskaber

Materialets optiske egenskaber

lma-10-10-10-astrid-espenhain-trappe-high.jpg

Refleksioner i trappe.
Foto: Astrid Espenhain.

 

zoom

Materialet bliver synligt, når det reflekterer lys. Materialets refleksion af lyset afhænger både af materialets kemiske sammensætning og overfladens struktur.

Når et materiale reflekterer en vis mængde lys, bliver materialets farve synlig. Materialets overflade vil have en bestemt luminans, som kan sammenstilles med vores oplevelse af fladens  lyshed og afhænger både af materialets optiske egenskaber og mængden af lys på materialet.

Materiales optiske egenskaber vedrører:

  • refleksion
  • absorption
  • transmission
  • brydning
  • spredning

Vores oplevelse af et materiale vil afhænge af materialets overfladestruktur, lysets retning og vores synsretning i forhold til materialet. En spejlblank overflade vil give anledning til en spejlende refleksion, mens en mat overflade vil resultere i en diffus refleksion, hvor lyset spredes i alle retninger.

Brydning sker, når lyset passerer overgangen mellem to stoffer og resulterer i, at lyset skifter retning. Spredning er den ene af to måder, hvorpå lys kan vekselvirke med et materiale. Den anden er absorption, som vedrører materialets optagelse energi fra lyset.

Refleksion, absorption og transmission
Reflektanserne i et rum påvirker vores oplevelse af rummet og lyset i rummet. Samtidig er både lysets og materialets sammensætning og egenskaber afgørende for samspillet mellem dem og dermed også for oplevelsen. For at kunne vurdere et materiales egenskaber, må man derfor være bevidst om kvaliteten af det lys, det rammer materialet.

Det lys, der ikke reflekteres af fladen, vil enten blive absorberet i materialet eller transmitteret gennem fladen.

En flades reflektans, også kaldet refleksionsfaktoren, angives ved et tal mellem 0 og 1. En reflektans på 1 svarer til, at alt lyset reflekteres, mens 0 svarer til at alt lyset absorberes.

Også absorptionsfaktoren og transmissionsfaktoren angives ved tal mellem 0 og 1. En transmissionsfaktor på 0 svarer til et helt tæt materiale, der ikke lader noget lys passere, mens et materiale med en transmissionsfaktor tæt på 1 vil være helt transparent, dvs. lade alt lys passere.

For et givet materiale vil summen af de tre faktorer (refleksionsfaktoren, transmissionsfaktoren og absorptionsfaktoren) altid være 1. Sort absorberer alle bølgelængder og lader stort set ikke noget lys reflektere. Hvid vil derimod reflektere alle bølgelængder.

Reflektanser af de betydende flader i et rum har stor indflydelse på, hvor meget lys der reflekteres og dermed fordeles i rummet. I belysningsberegningsprogrammer kan reflektanser af vægge mv. justeres, så beregningerne bliver så korrekte som muligt.

Et materiales transmissionsfaktor afhænger af materialets tykkelse og brydningsindeks. Derudover har lysets retning betydning. Hvis brydningsindekset for et materiale kendes, kan transmissionsfaktoren beregnes vha. den såkaldte Lambert-Beers lov.

Tabellen herunder indeholder typiske refleksionsfaktorer for forskellige materialer.

 

Bygningsmaterialer, farver, tapeter mv.

Reflektans

Ren hvid gips

0,85

Hvid cementpuds

0,75

Kalkpuds, lys, tør

0,40-0,45

Puds, ny, hvidtet 

0,70-0,80

Puds, gammel hvidtet

0,50

Gennemsnit for almindelige lofter

0,60

Cementpuds, beton, ren, tør 

0,25-0,45

Cement, beton, meget snavset 

0,05

Hvide fliser

0,80-0,85

Hvid marmor

0,60-0,65

Gule mursten, nye

0,25-0,35

Røde mursten, nye

0,25

Mursten, snavsede

0,05

Almindeligt glas, 1 lag (udefra/indefra)

0,08 / 0,08

Almindeligt glas, 2 lag (udefra/indefra)

0,15 / 015

Almindeligt glas, 3 lag (udefra/indefra)

0,20 / 0,20

Almindeligt glas (energiglas) (udefra/indefra)

0,12-0,15 / 0,12-0,15

Solafsk. glas (off-line), 2 lag (udefra/indefra)

0,13-0,25 / 0,25-0,30

Solafsk. glas (belagt + energibelægning), 2 lag (udefra/indefra)

0,14-0,20 / 0,15-0,20

Solafsk. glas (gennemfarvet), 2 lag (udefra/indefra)

0,20-0,45 / 0,20-0,45

Linoleum, lysegrå

0,15

Linoleum, mørkebrun

0,05

Oliefarve, ny, hvid

0,80-0,90

Oliefarve, gammel, hvid

0,70-0,80

Limfarve, ny, hvid

0,70-0,80

Limfarve, snavset, hvid

0,40

Sort

0,05

Mørkegrå

0,10-0,35

Lysegrå 

0,40-0,65

Mørkebrun 

0,05-0,15

Beige

0,40-0,50

Lysebrun

0,30-0,45

Violet, mørk

0,05-0,25

Violet, lys

0,35-0,60

Blå, mørk

0,10-0,30

Blå, lys

0,40-0,70

Grøn, mørk

0,10-0,25

Grøn, lys

0,35-0,70

Gul

0,40-0,70

Rød, mørk

0,10-0,20

Rød, lys

0,35-0,50

Rosa

0,35-0,60

Tabel: typiske refleksionsfaktorer for forskellige materialer (fra By og Byg anvisning 203).

 

Spredning
Spredning af lys i et materiale sker på grund af ujævnheder i materialet, som tvinger lysets stråler til at afvige fra en retlinet kurs. Refleksion, der involverer spredning betegnes diffus refleksion, mens refleksion, der ikke involverer spredning kaldes spejlende refleksion. Mange typer ujævnheder kan forårsage spredning, herunder partikler, bobler, krystaller og fibre. 

Himlens røde farve ved solnedgang er en konsekvens af spredning af lyset i atmosfæren. Når solens lys rammer jordens atmosfære, bliver lyset spredt af molekyler og små støv- og smogpartikler i luften. Retningen af det spredte lys afhænger af lysets bølgelænge i forhold til partiklernes størrelse. Bølgelængden af det røde lys er lang i forhold til partiklernes størrelser, og det røde lys vil derfor holde kursen nogenlunde. Bølgelængden af det blå lys er kortere i forhold til partiklernes størrelse og vil spredes til alle sider, når en partikel rammes. Spredningen af det blå lys kan beskrives som såkaldt Rayleigh-spredning. 

 

lma-10-10-20-raylight-spredning-high.jpg

Spredning af lyset i atmosfæren.

 

Der er adskillige optiske materialer, som kan sprede lyset. Disse fordeler sig i fire grupper:

  • holografiske diffusere, som spreder lyset fra en overflade, hvor strukturen har samme størrelsesorden som lysets bølgelængde, dvs. ca. 500 nm
  • mikroprismatiske diffusere, som består af ganske små prismer i størrelsesordenen 1/10 mm
  • translucente diffusere, som består af glas eller plast indeholdende små partikler, som typisk er titaniumdioxid TiO2
  • reflekterende diffusere, som i simpleste form blot kan bestå af en malet flade 

Hver type kan karakteriseres med en transmissionsfaktor og spredningsvinkel.

 

Relaterede emner: