光泽及光泽度的测量

光泽,英文写作Gloss,是物体表面的一种光学特性,它是指物体表面镜面反射光的能力,是影响产品外观的一个重要的因素。对于产品的外观,工程师们通常会考虑颜色, 但是较少考虑产品表面光泽,实际上,光泽同颜色一样,也是视觉感受的一方面,它对产品外观的影响,与颜色同等重要,因此,在产品外观设计当中,应当重视产品外表面的光泽。

什么是光泽

当一束光照向物体表面时,与物体有四种相互影响方式:

  • 部分光被物体吸收
  • 部分光透射过物体
  • 部分光在物体外表面产生漫反射
  • 部分光在物体表面产生镜面反射(光泽)

光被物体吸收和透射通过物体比较容易理解,这里着重比较一下光的漫反射和镜面反射。当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时,因面上凹凸不平,所以入射线虽然互相平行,由于各点的法线方向不一致,造成反射光线向不同的方向无规则地反射,这种反射称之为“漫反射”或“漫射”。反之,如果入射光线射向光滑表面时,光线会有规则的反射,反射角等于入射角,对比如下图。

光的镜面反射和漫反射


由此可见,光泽是指物体表面镜面反射光的能力,通常以光泽度来衡量物体外表光泽的大小,即物体外表面镜面反射光的能力的大小 ,光泽度的单位为:Gu。物体表面的光泽度会受到很多因素的影响,打磨抛光后的光滑度、使用涂层的数量和种类、以及底材的质量等。

表面粗糙度对光泽度的影响

由前面的内容可知,一个物体的光泽度与其表面光滑程度是直接相关的,越光滑的表面,其光泽度越高。下图描述了当入射光以角度 i 射向粗糙的表面(粗糙度为 h )时,入射光射向粗糙表面的高处和低处时光的反射路径。

Surface Roughness

当入射光的波长为 λ 时,两者之间的相位差如下:

ΔΦ=(4πhcosi/)λ

如果ΔΦ很小,两束光可以看作同步时,则可以认定表面是光滑的。当ΔΦ=π时,光束之间会发生干涉。光束之间干涉越少,则表面越光滑,如果我们以ΔΦ=π/2作为判断表面是否平滑的标准的话, 则

h<λ/(8cosi)

这就是有名的瑞利判据。

光泽度如何测量?


在电子产品行业,越来越多的企业开始对产品进行光泽检测。对于光泽检测,首先,人眼不可能定量的去描述产品的光泽度,当物体表面比较粗糙时,3Gu的光泽度差别人眼都可以区分出来,但是光泽度高到60Gu以上时,人眼很难再区分出3Gu或者5Gu的光泽度的差别。所以,对于有光泽度要求的产品,一定要使用专用的仪器进行光泽度测量。
光泽的测量是通过在物体表面照射一定数量的光线,然后量化其反射光的数量。光线的角度和反射量的测试方法是由物体表面和表面外观决定的。所以测量光泽要选择合适的角度,目前光泽度的测量主要参考ISO2813和GB/T9754(中国国家标准),从三个角度能去测量物体的光泽。

中光泽(通用型角度):60°


60°是所有表面都适用的测量角度。它还被用作为低光泽85°,高光泽20°测量表面时的参考角度。

低光泽:85°


为了提高低光泽表面的分辨率。可用85°测量光泽,当用60°测量物体表面光泽度值低于10GU时,推荐选用85°角来测量。
当用85°测量不同光泽纹理或略微不均匀表面时,需进行多点测量取其平均值。

高光泽:20°


20°测量角可提高高光泽表面的分辨率。当用60°测量物体表面光度值高于70GU时,推荐选用20°角来测量。
20°角(光路)对物体表面雾影现象是非常敏感的。因为,雾影是高光泽表面所特有的现象。