表面反射特性与入射角度和折射率的关系

任何的表面反射主要受两方面因素影响：

①表面反射光与入射光强度的相对比例；

②表面反射角在印刷油墨层的分布。

入射光发射到纸张表面的比例取决于入射光线与正常平面之间的夹角。图8-2是随机偏振光的表面反射系数，图中表面系数出现了两极分化，入射光随着光的反射作用一部分光从纸张传递到了印刷品中。随着入射角增大，表面反射光比例增加。当入射光垂直入射（0度入射角）时，发射到纸张和印品表面的光大约是入射光的4%（反射系数为0.04）。75°入射大约为26%。当光线以90°照射到平面上时，这个表面叫做完全反射表面^[6-7]。

图8-2 入射角度与相对表面反射的函数关系图（折射率为1.5）(https://www.xing528.com)

折射率是一个重要的光学物质参数。对于任意给定的入射角，随着折射率的增加，表面反射光级数随之增加。在造纸原材料中，二氧化钛折射率为2.7，比其他物质有更高的折射率。大多数物质折射率落在1.5～1.6这个较窄的范围内。不同颜色的油墨和纸张的折射率大约有着相同的光级数。这意味着不同颜色的油墨和纸张不会受到光学影响，而且油墨与纸张界面的表面反射是可以忽略不计的。

表面反射角的分布就是表面反射指数，反射表面的特征结构决定了反射角的分布。在镜面反射中，所有表面反射的角度都有α=β，如图8-3所示。即使极其光滑的纸张或印刷品反射时也不会产生完全镜面效果，因为表面反射系数要大于某一个数量级，小于在镜面反射中金属材料的级数，才会发生完全镜面反射。随着印刷品表面粗糙度的增加，表面反射会成为漫反射，图8-3中有漫反射分布图。漫反射角等于Rcosβ，其中R为反射系数。当沿同一方向的光照时，一个发生漫反射的表面看起来也与反射光线的亮度相同，这就是漫反射表面看上去平整的原因。而反射面的颜色是与反射光线无关的^[8]。这个结果来自Rcosβ多倍分配形成的，是通过可见孔径面积A的不同角度——A/cosβ得到的。反射光的颜色因反射角而不同，这是因为光源中白光的比例不是一个常数。

图8-3 表面反射分布的两个极端——镜面反射（左）和漫反射（右）

纸张和印品的表面光泽通常用来衡量镜面光泽，表面反射程度决定了镜面光泽度。印刷品光泽度与纸张表面光滑程度相关，与样品的折射率相同。光滑的纸张表面的光泽度为100%，光泽是衡量纸张光滑的标准。通过定义看出，漫反射和不光滑表面没有产生镜面角度的反射，从上述可以看出：提供一个测试光泽度设备不难，得到不光滑度变得困难。需要用其他方法测量，这主要取决于孔径的尺寸^[9]。