本帖最后由 zola_4 于 2016-8-24 08:21 编辑
其实,反射是镜面反射还是漫反射只与表面的平均粗燥程度的尺寸和可见光波长的大小对比相关,硬不硬度不是最实质的东西,我有一个判断天然磨石无划痕的磨痕细度范围的方法也是基于此。
可见光的波长在0。38微米到0.88微米之间,如果你对刃面的镜面和漫反射的比例有比较准确的估计,那么就能判断研磨细度范围(当然你也发现刃和地用同一块磨石研磨的反射率不同,如果你能稍微思考一下不难发现这也是为什么软质刃艳,硬质地艳,软质刃砥,硬质地砥的原因)
镜面反射的条件是表面的磨痕粗糙尺度至少小于反射波的波长,漫反射则相反,比如一个例子,一种天然砥石的研磨效果无划痕,有7成镜面效果,3成漫反射效果,
假设照射的光源在可见光谱段均匀分布,那么其磨痕粗糙尺度将至少小于7成的最大的可见光波长,那么它至少小于0.5微末左右的细度,按照日标,其目数可达20000到30000目
而这种刃面是我用最细的中山的研磨效果,也是武士刀最细的地艳研磨效果。如果只用刃引砥石,地只会比刃更加偏漫反射,而不是黑色镜面,这也解释了为什么软质刃艳更适合磨刃。
然而艳出效果,刃白地黑,前面那位朋友解释为均匀的表面锈蚀差异,这种说法也并没有说清清楚为什么,诚然,先不考虑我前文提到的反射率的刃地区别,如果没有氧化机制,这种对比不会这么明显,但是把一切说成是锈蚀也没有解释清楚其本质的机制。
既然这种效果是一种目视差异,最好的理解其机制的方法自然是用光学的原理解释,要理解它,首先我得说一些目视颜色差异的光学原理,为了节省时间,我直接复制粘贴一节科普的资料过来,不难理解
一 、物体对光的透射、吸收和反射
在我们周围,每一种物体都呈现一定的颜色。这些颜色是由于光作用于物体才产生的。如果没有光,我们就无法看到任何物体的颜色。因此,有光的存在,才有物体颜色的体现。
从颜色角度来看,所有物体可以分成两类:一类是能向周围空间辐射光能量的自发光体,即光源。其颜色决定于它所发出光的光谱成份;另一类是不发光体,其本身不能辐射光能量,但能不同程度地吸收、反射或透射投射其上的光能量而呈现颜色。这里,我们主要讨论不发光体颜色的形成问题。
无论哪一种物体,只要受到外来光波的照射,光就会和组成物体的物质微粒发生作用。由于组成物质的分子和分子间的结构不同,使入射的光分成几个部分:一部分被物体吸收,一部分被物体反射,再一部分穿透物体
物体对光的吸收有两种形式:如果物体对入射白光中所有波长的光都等量吸收,称为非选择性吸收。例如白光通过灰色滤色片时,一部分白光被等量吸收,使白光能量减弱而变暗。如果物体对入射光中某些色光比其它波长的色光吸收程度大,或者对某些色光根本不吸收,这种不等量地吸收入射光称为选择性吸收。例如白光通过黄色滤色片时,蓝光被吸收,其余色光均可透过。
物体表面的物质之所以能吸收一定波长的光,这是由物质的化学结构所决定的。可见光的频率为不同物体由于其分子和原子结构不同,就具有不同的本征频率,因此,当入射光照射在物体上,某一光波的频率与物体的本征频率相匹配时,物体就吸收这一波长(频率)光的辐射能,使电子的能级跃迁到高能级的轨道上,这就是光吸收。
在光的照射下,光粒子与物质的微粒作用,这些物质吸收某些波长的光粒子,而不吸收另外一些波长的光粒子,使得不同物质具有不同的颜色。例如,油墨的颜色是颜料的分子结构所决定的。分子结构的某些基团吸收某种波长的光,而不吸收另外波长的光,从而使人觉得好像这一物质"发出颜色"似的,因此把这些基团称为"发色基团"。例如,无机颜料结构中有发色团,如铬酸盐颜料是(重铬酸根),呈黄色;氧化铁颜料的发色团是呈红色;铁蓝颜料的发色团是呈蓝色。这些不同的分子结构对光波有选择性的吸收,反射出不同波长的光。
表面覆盖了涂料的物体 ,对于不透明的涂料来说,颜料颗粒反射回的光还受到颜料连结料性质的影响;如果涂料是透明的,物体的颜色不仅取决于涂料的颜色,还很大程度上决定于涂料层下物体的颜色。
白光投射到非选择性吸收物体上时,各种波长的光被吸收的程度一样,所以,从物体上反射或透射出来的光谱成份不变,即这类物体对于各种波长的光的吸收是均等的,产生消色的效果。
光照射到非选择性吸收的物体上,反射或透射出来的光与入射光的强度相比,有不同程度的减少。反射率不到10%的非选择性吸收的物体的颜色称为黑色。反射率在75%以上的非选择性吸收的物体的颜色称为白色。非选择性吸收的物体对白光反射率的大小标志着物体的黑白的程度
那么问题来了,为什么天然磨料艳出研磨后会有刃黑地白的效果(具体而言刃钢几乎与研磨前不变较白,地铁变黑),显然不会是铁和刃钢对光源选择性吸收造成的(即其分子结构不同造成的目色差异),注意蓝色的这段,主要原因是刃铁表面是低反射率非选择性吸收,而刃钢表面是高反射率非选择性吸收,注意这跟镜面反射和漫反射不是同一概念,那么我们可以推断地铁在研磨后的表面有了低反射率的非选择性吸收光源的一层材料存在,那么会是什么呢?
如果大家留意过,极细的氧化铁是黑色几乎不反光的,这正是那种低反射率非选择性吸收光的材料,这说明艳出研磨的实质是让地铁表面生成了一层均匀的极细的氧化铁,而刃钢因为碳化物与地铁的分布和含量远远不同,并没有迅速生成足够的这种氧化铁层,所以非选择性吸收的反射率仍然还比较高。
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