Metody odbijania światła i wykorzystywanie ich w oświetleniu

Światło ma naturę korpuskularno-falową. Oznacza to, że możemy je rozpatrywać jako cząsteczki (fotony) lub jako falę elektromagnetyczną. Takie zjawisko jak odbicie czy załamanie światła możemy wytłumaczyć dzięki falowej naturze światła. Falę rozumiemy jako zaburzenie rozchodzące się w danej przestrzeni. Gdy nasza fala napotyka na swojej drodze przeszkodę lub inny ośrodek (np. przechodząc z powietrza do wody), ulega zjawiskom odbicia i/ lub załamania (światło jest również pochłaniane przez materiały). Teraz skupimy się głównie na zjawisku odbicia.
                Odbicie światła od danej powierzchni zależy od materiału z którego jest wykonana, od jej koloru, stanu skupienia, chropowatości, połysku itd. Ilość światła odbitego określamy jako reflektancję, czyli współczynnik strumienia odbitego od strumienia padającego (ile światła ulega odbiciu). Współczynnik ten może osiągać wartość od 0 do 1, gdzie 1 oznaczałoby 100% odbicie, a 0 całkowity brak odbicia (jest to niemożliwe, najniższy osiągnięty współczynnik odbicia wynosi 0,035%). Odbicie może być zjawiskiem korzystnym lub negatywnym w zależności od tego jaką funkcję ma spełniać materiał. Wartość ta zmienia się, w zależności od długości fali padającej na powierzchnię.
                Jeśli chodzi o projektowanie pomieszczeń, w których zależy nam na optycznym powiększeniu przestrzeni czy zwiększeniu natężenia oświetlenia, to odbicie jest efektem pożądanym. Gdy chcemy „rozjaśnić” nasze pomieszczenie, a nie mamy możliwości umieszczenia dodatkowej lampy, czy wstawienia okna, to umieszczenie lustra czy pomalowanie ścian na biało, zdecydowanie zwiększy natężenie oświetlenia. Czarne ściany będą miały współczynnik odbicia niższy niż 10%, białe ściany ok.70%, a powierzchnie lustrzane ponad 90%. Jak widać na poniższym rysunku, gdy dochodzi do odbicia, to w punkcie pomiarowym uzyskamy więcej promieni, więc gdy zwiększymy współczynnik odbicia, to więcej promieni odbije się od naszej powierzchni, więcej trafi na punkt pomiarowy w skutek czego otrzymamy większe natężenie oświetlenia w danym punkcie.

Oczywiście światło nie odbija się wyłącznie od ścian pomieszczenia. Na rozsył światła również ma wpływ oprawa naszego oświetlenia. Wnętrze kloszów najczęściej pokrywa się powierzchnią, która ma wysoki współczynnik odbicia, aby strumień świetlny miał możliwie największą moc. Możemy zauważyć to m.in. w reflektorach samochodowych, których wnętrze jest pokryte powierzchnią zwierciadlaną, aby zwiększyć moc strumienia oraz aby skierować światło w odpowiednim kierunku.

Teraz pojawia się pytanie dlaczego w czarnych wypolerowanych powierzchniach łatwiej się „przejrzeć”, niż w białych, skoro białe powierzchnie lepiej odbijają światło? Zacznijmy od tego, że nasze oko nie potrafi rozróżnić składowych długości fal światła niemonochromatycznego. Gdy mamy źródło światła emitującego światło jednocześnie zielone i czerwone, nasze oko odczyta to jako kolor żółty. Tak więc „na oko” nie jesteśmy wstanie stwierdzić jakie jest widmo naszego światła. Białe powierzchnie odbijają wszystkie długości fal, a powierzchnie czarne- pochłaniają. Gdy na naszej powierzchni dostrzegamy połysk, to przedmioty zarówno białe jak i czarne odbiją światło. Na potrzeby zrozumienia tego zjawiska, możemy wyobrazić sobie połysk jako osobną warstwę. W przypadku powierzchni czarnej, promienie odbite, są odbijane głównie przez połysk. W przypadku powierzchni białej promienie są odbijane i od połysku i od powierzchni. Połysk działa tak jak zwierciadło, czyli jesteśmy w stanie dostrzec na powierzchniach odbicia. Powierzchnia biała odbija światło białe, czyli wiązkę o wszystkich długościach fali. Gdy chcemy uzyskać odbicie przedmiotu np. o kolorze czerwonym, to przedmiot ten odbije fale o długości fali odpowiadającej czerwonemu kolorowi. Czerwona fala trafia ponownie na białą powierzchnię i jest przez nią ponownie odbijana. Ale musimy pamiętać, że nasze źródło światła nie zniknęło. Więc odbita od połysku fala czerwona „zmiesza się” z odbitym przez powierzchnię widmem światła białego, a nasze oko nie rozróżni tej jednej fali od całej reszty. Gdy mamy czarną powierzchnię, to światło białe jest pochłaniane, a fala o czerwonym kolorze odbije się od połysku. Czarna powierzchnia nie „wytwarza” odbitego widma światła białego, więc nie dojdzie do „pomieszania” widm i zobaczymy na powierzchni przedmiot w czerwonym kolorze. Oczywiście odbicie nie będzie tak wyraźne jak w lustrze, ale na pewno będzie wyraźniejsze niż na białej powierzchni.