Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 16 12. 2018 12:55 # 45969

Aș dori să pun o întrebare la care încă nu am putut găsi un răspuns satisfăcător. M-ar interesa de ce reflectarea surselor de lumină pe suprafețe umede precum un drum sau o suprafață a apei apar ca linii alungite care se extind vertical în jos (sau perpendicular pe suprafață).

Iată două exemple:

Mi-e clar că, din cauza denivelărilor suprafeței și a „efectului oglinzii al apei”, lumina este împrăștiată în toate direcțiile posibile și, prin urmare, nu se vede nicio imagine oglindă a sursei de lumină, ci o imagine neclară, distribuită. Dar nu pot explica de ce reflexia nu arată ca o suprafață extinsă, ci doar ca o linie verticală.

Unul dintre ultimele videoclipuri ale domnului Gassner a fost despre reflexia luminii și am aflat că legea reflecției, așa cum o învățați în școală, nu este de fapt corectă, deoarece lumina se reflectă de fapt în toate direcțiile posibile., nu numai în direcția unghiului de incidență = unghiul de reflexie. Doar anumite contribuții de lumină aparent se elimină reciproc, astfel încât o reflecție apare ca un unghi de incidență = unghi de reflexie. Nu am înțeles explicația că 100%, ca să fiu sincer (probabil că a fost prea simplificat pentru asta).
Și acum presupun că întrebarea pe care am pus-o nu poate fi explicată atât de banal dacă legea reflecției este mult mai complicată în natura sa reală.

Prin urmare, aș aprecia o explicație de înțeles, sau chiar mai bine: un videoclip despre acest subiect
Dacă ecuațiile fac explicația mai ușoară, este bine și pentru mine.

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

subiecte asemănătoare

Subiectul subiectului Data ultimei postări

Apă și CO2	Duminică 02 iulie 2017
Apa pe pământ	Vineri, 29 mai 2020
Apă pe Marte.	Vineri, 10 august 2018
Scaderea zero absolut; apa in stare lichida	Marți, 11 februarie 2020
ușoară	Duminică, 11 februarie 2018

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 17 12. 2018 20:30 # 46036

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 20 12. 2018 16:08 # 46106

multe mulțumiri pentru răspuns. Cu toate acestea, acest lucru nu explică efectul, deoarece aproape întotdeauna puteți alinia o oglindă astfel încât să puteți vedea sursa de lumină, trebuie doar rotită în consecință. Și cu o suprafață de apă ondulată aleatoriu sau o suprafață aspră a drumului, lumina poate fi teoretic reflectată din orice punct în orice direcție, motiv pentru care m-aș aștepta să văd reflexii distribuite pe suprafață și nu un fascicul gros.

Dar am luat ideea ca pe o ocazie de a scrie un script care ar trebui să simuleze prin trasarea razelor modul în care o sursă de lumină (de exemplu, luna) este reflectată pe o suprafață reflectorizantă (de exemplu, apă). În acest scop, un fascicul este împușcat prin fiecare pixel al camerei și se verifică dacă se ciocnește cu suprafața apei. Dacă da, fasciculul se reflectă la punctul de coliziune prin unghiul de incidență = unghiul de reflexie și se verifică dacă lovește sursa de lumină (sfera).
Dacă nu este lovit nimic, pixelul este desenat în negru. Dacă suprafața apei este lovită, dar nu mingea, atunci aceasta este trasă în albastru. Și dacă mingea este lovită direct sau prin reflecție de la suprafața apei, pixelul este desenat în alb. Rezultatul arată astfel:

Așa cum era de așteptat, puteți vedea sursa de lumină ca pe un joc pur.

Acum puteți spune, de asemenea, că atunci când fasciculul de lumină lovește suprafața apei, este lovită o micro-oglindă aliniată aleatoriu, care deviază ușor lumina. Pentru a face acest lucru, am folosit matematic o ecuație plană al cărei vector normal se abate aleatoriu de cel al planului de apă. Abaterea este determinată uniform distribuită și se situează între 0 și o valoare maximă fixă, de ex. 1 °. Va arăta așa:

Deoarece este destul de pixelat, am încercat să calculez un total de mai multe micro-reflecții pe fascicul, care, atunci când lovesc mingea, sunt calculate pentru a forma o valoare a culorii. Se arată așa pentru o abatere maximă de 1 °:

Iar imaginile arată la ce m-aș aștepta și: o imagine a sferei care, în funcție de rugozitatea suprafeței, devine din ce în ce mai spălată (până când ajungeți practic la o distribuție difuză a luminii). O linie nu se formează aici!
Aceasta înseamnă că acest model nu reflectă cu exactitate realitatea. Dar cum arată modelul corect?

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 20 12. 2018 21:48 # 46116

Aceste imagini sunt nerealiste pentru distanțe mari.

Ambele raze ale soarelui ajung practic paralele și la fel reflectările, lumina împrăștiată nu ajunge atât de departe. (părerea mea)

Acesta este cazul cu drumurile umede când umezeala este foarte alunecoasă, deci există puțină împrăștiere.

Pentru imaginea difuză, razele ar trebui să fie reflectate ca pe un perete lateral, astfel încât valurile ar trebui să alerge de la dreapta la stânga atunci când sunt privite de la observator, dar de obicei acestea se îndreaptă spre coastă (observator). Pe lângă reflecția dreapta-stânga, acestea ar trebui să fie reflectate și în sus și în jos. deci mai complex decât doar în sus și în jos ca la aspectul de linie. (sună mai bine, cred).

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 20 12. 2018 22:25 # 46121

ra-raish a scris: Aceste imagini sunt nerealiste pentru distanțe mari.

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 20 12. 2018 22:39 # 46123

ra-raish a scris: Aceste imagini sunt nerealiste pentru distanțe mari.

Atunci trebuie să fie nerealiste chiar și pentru distanțe mici, deoarece observăm efectul liniei, indiferent cât de departe este sursa de lumină.
Mi se pare cu adevărat interesantă întrebarea și mi-am pus-o de multe ori.

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 20 12. 2018 22:41 # 46124

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 20 12. 2018 22:43 # 46126

ra-raish a scris:

ra-raish a scris: Aceste imagini sunt nerealiste pentru distanțe mari.

Există, de asemenea, modelul pătat.

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 20 12. 2018 23:05 # 46129

ra-raish a scris:

ra-raisch a scris: Aceste imagini sunt nerealiste pentru distanțe mari.

Există, de asemenea, modelul pătat.

A, am crezut că te referi în mod specific la prezența sau absența modelului de linie.

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.

Reflectarea luminii pe suprafețe umede sau apă 21 12. 2018 04:17 # 46140

Bună ziua Marco,
A trebuit să mă descurc cu problema, deoarece pictez tablouri, iar reflexiile joacă un rol important în ele. M-am întrebat cât de mare este un obiect în imaginea în oglindă (oglindă convențională), în funcție de unghiul de vizualizare, și am ajuns la concluzia că dimensiunea se schimbă odată cu cosinusul unghiului de vizualizare.

Explicația mea nesigură pentru distorsiunea asimetrică a imaginii în oglindă de pe drumul umed:

Dacă drumul ar fi neted ca o oglindă, ai obține o imagine oglindă exactă a farului mașinii. La un unghi de 0 ° (cu capul pe drum) în dimensiunile originale. Când te ridici, micșorează progresiv la 0 când ești exact deasupra farului (= 90 °).

Acum imaginați-vă una oglindită Tablă ondulată pe care ai pus-o în fața mașinii. Și întoarce-te cu 20 de metri înapoi. Întotdeauna va exista un unghi pe suprafața tablei ondulate care, conform legilor optice (sau așa cum vrem să-i spunem după noul videoclip), vă ghidează lumina din farul mașinii în ochi. Imaginea în oglindă a reflectoarelor apare întinsă, dar au fost inserate linii întunecate. Zonele luminoase și întunecate alternează. Pentru aceasta, imaginea în oglindă este alungită.

Pentru a verifica acest lucru, am făcut un experiment cu o lampă de podea și o oglindă de bărbierit: lampa strălucește până la podea și poate fi vizualizată exact într-o poziție a oglinzii, cu oglinda așezată orizontal pe podea și la o distanță definită între ochi și oglindă. Să zicem la distanță de mine. Dacă împing oglinda mai departe de mine, lampa dispare, dacă o trag mai aproape, atunci și. DAR: Dacă o trag mai aproape și o înclin ușor vertical, atunci pot vedea și lampa aici. Asta merge tot drumul între lampă și mine. Nu merge la dreapta și la stânga. Atunci ar trebui adăugată oglinda orizontală să fie înclinat.

Sticla se poate înclina orizontal. Apa nu. Apa rămâne aliniată orizontal (În întregime). În acest sens, un drum umed nu este diferit de un lac fără vânt. Macroscopic.

Din păcate se dovedește microscopic o obiecție:

Microstructura formează denivelări la suprafață. Acestea resping suprafața nivelului apei, deoarece apa nu curge 100% din cauza tensiunii superficiale și a forțelor adezive. Apa acoperă umflăturile și este uniformă nu chiar. În toate direcțiile. Ca marmurile de sticlă.
Prin urmare, să ne imaginăm o mare de marmură în loc de suprafața asfaltului din fața farului: acum toate marmura va contribui la imaginea care ajunge pe retină. Chiar și cel mai îndepărtat extremă dreaptă și extremă stânga. Cel puțin asta cred. Dar proporția va scădea rapid spre laturi, deoarece intensitatea luminii scade odată cu pătratul distanței și (m-am gândit la asta, cine știe mai bine, ar dori să o corecteze), deoarece unghiul de vizualizare la care văd sfera devine din ce în ce mai acut și pentru că aici din nou suprafața reflectantă vizibilă scade odată cu cosinusul. 2 efecte care determină conul de lumină să rămână destul de limitat la zona din fața farurilor auto. Dar marginile ar trebui să reflecte, de asemenea, practic, fără limite.

Și totuși: aceste părți ridicate ale străzii sunt doar o mică parte a suprafeței. Ca și insulele din Indonezia. Cea mai mare și cea mai importantă parte a suprafeței este netedă, adică întinsă orizontal. Dar strada de dedesubt nu este complet plană. La fel ca oglinda de bărbierit dinainte, uneori este aceasta, uneori atât de curbată și înclinată. Dar MAI MULTE VERTICAL. Iar concluzia este că formează o formă ca fierul ondulat.

Ergo: Trucul este: trebuie să mă ocup de multe oglinzi de pe strada mea, dintre care una se potrivește întotdeauna. Dar datorită înclinației apei de a se alinia orizontal, lumina care lovește solul între mine și lumina reflectoarelor va ajunge mai repede decât reflexiile (mai rare) ale micilor oglinzi aliniate la alte unghiuri de la periferie. (Care teoretic ar trebui să fie și acolo).
Așa se întâmplă și din cauza apei și a suprafeței sale netede pe o suprafață neuniformă.

Vă rugăm să vă conectați sau să vă înregistrați pentru a vă alătura conversației.