Глянец — это оптическое свойство, которое показывает, насколько хорошо поверхность отражает свет в зеркальном направлении. Это один из важных параметров, которые используются для описания внешнего вида объекта. Другие категории визуального внешнего вида, связанные с восприятием регулярного или рассеянного отражения и пропускания света, были организованы в рамках концепции cesia в системе порядка с тремя переменными, включая блеск среди задействованных аспектов. Факторами, влияющими на блеск, являются показатель преломления материала, угол падения света и топография поверхности .
Видимый блеск зависит от количества зеркального отражения – света, отраженного от поверхности в равной степени и угла, симметричного углу падающего света – по сравнению с диффузным отражением – количества света, рассеянного в других направлениях.
Когда свет освещает объект, он взаимодействует с ним несколькими способами:
Изменения текстуры поверхности напрямую влияют на уровень зеркального отражения. Объекты с гладкой поверхностью, т. е. тщательно отполированные или содержащие покрытия с мелкодисперсными пигментами, кажутся глазу блестящими из-за того, что большое количество света отражается в зеркальном направлении, тогда как шероховатые поверхности не отражают зеркального света, поскольку свет рассеивается в других направлениях. и поэтому кажется скучным. Качество изображения этих поверхностей намного ниже, в результате чего любые отражения кажутся размытыми и искаженными.
Тип материала подложки также влияет на блеск поверхности. Неметаллические материалы, например, пластмассы и т. д., производят более высокий уровень отраженного света при освещении под большим углом освещения из-за того, что свет поглощается материалом или диффузно рассеивается в зависимости от цвета материала. Металлы не страдают от этого эффекта, создавая более сильное отражение под любым углом.
Формула Френеля дает коэффициент зеркального отражения , для неполяризованного света с интенсивностью , под углом падения , что дает интенсивность зеркально отраженного луча с интенсивностью , в то время как показатель преломления образца поверхности равен .
Уравнение Френеля задается следующим образом:
Шероховатость поверхности влияет на уровень зеркального отражения; в видимых частотах наиболее важна обработка поверхности в микрометровом диапазоне. На диаграмме справа показано отражение под углом на шероховатой поверхности с характерным изменением высоты шероховатости . Разность хода лучей, отраженных от верхней и нижней части неровностей поверхности, равна:
При длине волны света разность фаз будет равна:
Если оно мало, два луча (см. рисунок 1) находятся почти в фазе, что приводит к конструктивной интерференции ; поэтому поверхность образца можно считать гладкой. Но когда , то лучи не совпадают по фазе и из-за деструктивной интерференции произойдет взаимное подавление друг друга. Низкая интенсивность зеркально отраженного света означает, что поверхность шероховатая и рассеивает свет в других направлениях. Если среднее значение фазы принимается в качестве критерия гладкой поверхности, то подстановка в приведенное выше уравнение даст:
Это состояние гладкой поверхности известно как критерий шероховатости Рэлея .
Самые ранние исследования восприятия глянца приписываются Ингерсоллу [1] [2] , который в 1914 году исследовал влияние глянца на бумагу. Количественно измеряя блеск с помощью приборов, Ингерсолл основывал свои исследования на теории, согласно которой свет поляризуется при зеркальном отражении, тогда как диффузно отраженный свет неполяризуется. «Глариметр» Ingersoll имел зеркальную геометрию с углами падения и обзора 57,5 °. При использовании этой конфигурации блеск измерялся с использованием контрастного метода, при котором зеркальный компонент вычитался из общего коэффициента отражения с использованием поляризационного фильтра.
В работе 1930-х годов А.Х. Пфунд [3] предположил, что, хотя зеркальный блеск является основным (объективным) признаком блеска, фактический глянцевый вид поверхности (субъективный) связан с контрастом между зеркальным блеском и рассеянным светом окружающей поверхности ( теперь называется «контрастный блеск» или «глянец»).
Если визуально сравнить черные и белые поверхности с одинаковым блеском, черная поверхность всегда будет казаться более глянцевой из-за большего контраста между зеркальным бликом и черным окружением по сравнению с контрастом с белой поверхностью и окружением. Пфунд также был первым, кто предположил, что для правильного анализа блеска необходимо более одного метода.
В 1937 году Хантер [4] в рамках своей исследовательской работы по глянцу описал шесть различных визуальных критериев, приписываемых кажущемуся глянцу. Следующие диаграммы показывают взаимосвязь между падающим лучом света I, зеркально отраженным лучом S, диффузно отраженным лучом D и почти зеркально отраженным лучом B.
Определяется как отношение света, отраженного от поверхности под равным, но противоположным углом, к свету, падающему на поверхность.
Определяется как блеск при скользящих углах падения и обзора.
Определяется как отношение зеркально отраженного света к диффузно отраженному нормально к поверхности;
Определяется как мера отсутствия дымки или молочного цвета, примыкающего к зеркально отраженному свету: дымка является противоположностью отсутствия цветения.
Определяется как резкость зеркально отраженного света.
Определяется как однородность поверхности с точки зрения видимой текстуры и дефектов (апельсиновая корка, царапины, включения и т. д.).
Поэтому поверхность может выглядеть очень блестящей, если она имеет четко выраженный коэффициент зеркального отражения под углом зеркального отражения. Восприятие изображения, отраженного от поверхности, может ухудшиться из-за нерезкости или низкой контрастности. Первый характеризуется измерением четкости изображения, а второй - матовостью или контрастным блеском.
В своей статье Хантер также отметил важность трех основных факторов при измерении блеска:
Для своих исследований он использовал блескомер с углом зеркального отражения 45°, как и большинство первых фотоэлектрических методов этого типа; однако более поздние исследования Хантера и Джадда в 1939 году [5] на большем количестве окрашенных образцов пришли к выводу, что Геометрия 60 градусов была лучшим углом, чтобы обеспечить максимальную корреляцию с визуальным наблюдением.
Стандартизацию измерения блеска провели Хантер и ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам), которые в 1939 году разработали стандарт ASTM D523 для определения зеркального блеска. Он включал метод измерения блеска под углом зеркального блеска 60 °. Более поздние издания Стандарта (1951 г.) включали методы измерения под углом 20° для оценки отделки с высоким глянцем, разработанные в компании DuPont (Хорнинг и Морс, 1947 г.), и под углом 85° (матовый или слабый глянец).
ASTM имеет ряд других стандартов, связанных с глянцем, разработанных для применения в конкретных отраслях, включая старый метод 45 °, который используется в основном в настоящее время для глазурованной керамики, полиэтилена и других пластиковых пленок.
В 1937 году бумажная промышленность приняла метод зеркального блеска под углом 75°, поскольку этот угол обеспечивал лучшее разделение мелованной книжной бумаги. [6] Этот метод был принят в 1951 году Технической ассоциацией целлюлозно-бумажной промышленности как метод TAPPI T480.
В лакокрасочной промышленности измерения зеркального блеска производятся в соответствии с международным стандартом ISO 2813 (BS 3900, часть 5, Великобритания; DIN 67530, Германия; NFT 30-064, Франция; AS 1580, Австралия; JIS Z8741, Япония). также эквивалент). Этот стандарт по существу аналогичен ASTM D523, хотя и составлен по-другому.
Исследования полированных металлических поверхностей и автомобильной отделки из анодированного алюминия в 1960-х годах, проведенные Тинглом, [7] [8] Поттером и Джорджем, привели к стандартизации измерения блеска высокоглянцевых поверхностей с помощью гониофотометрии под обозначением ASTM E430. В этом стандарте также определены методы измерения различимости глянца изображения и матовости при отражении.