Reflexion von Licht an absorbierenden Oberflächen

Wichtiger Hinweis: Es gibt ein update zum Thema [Ergänzung durch weitere Materialproben] zu finden unter Wissensspeicher  

…oder auf der Suche nach dem schwärzesten „Schwarz“…

Hallo Sternfreunde,

wie bereits im Blog „Streulicht“ angekündigt, folgt hier das Ergebnis!

Protokoll zur messtechnischen Erfassung

Namen der beteiligten Personen: Thomas Schiffer, H. Joachim Klötzler, Ralph Staiger
01.12.2018

Thema: Reflexion von Licht an absorbierenden Oberflächen

Prüfung und messtechnische Erfassung von „lichtabsorbierenden Materialien“ für den amateurastronomischen
Einsatzbereich

Vorbetrachtung:

Reflexion und Absorption (vereinfacht):
Trifft Licht auf einen Spiegel, wird sämtliches Licht reflektiert – Reflexion. Trifft Licht hingegen auf eine
schwarze Fläche, wird es zurückgehalten und in Wärmeenergie umgewandelt. Man spricht
hier von Absorption.

Unerwünschter Kontrastverlust durch den Einfluss von Streulicht natürlicher und künstlicher
Lichtquellen im Tubus und/oder Trägermaterials im Lichtweg zur Kamera und/oder Beobachters.

Effekt: Verschiebung des Graukeils am schwarzen Ende (Richtung weiß) und somit „Kontrastverlust“

(Bild anklicken für größere Darstellung)

Diesen Effekt gilt es zu minimieren mit denen im Handel erhältlichen Materialen zu einem
vernünftigen Preis- / Leistungsverhältnis.

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Meßaufbau und Proben:

• Schematischer Aufbau der Meßstrecke:

(Bild anklicken für größere Darstellung)

• Lichtquelle:

10 Watt LED
Weißlicht gleichbleibender Intensität (Konstante Betriebsspannung)

• Meß-Apparatur / Meßbrücke:

Luxmeter der Firma Sauter, kalibriert nach ISO / Werksstandard
Messgenauigkeit 3%
Messbereich von 0,1 bis 200.000 lx
Photo-Sensor: Silikondiode – Kosinus-Korrektur für schräg einfallendes Licht

Proben:

Durchführung und Auswertung:

• Erfassung der Messwerte & Berechnung

Messwerte der Proben:

Probe	Material	Messwerte gerichtete Reflexion in lx	Messwerte diffuse Reflexion in lx	Absorption gerichtete Reflexion in %	Absorption diffuse Reflexion in %
Spiegel	Referenz  / Bezugswert	3160	2980	0	0
1	Veloursfolie	11	11	99,65	99,63
2	SIKKENS RUBOL BL SATURA	92,8	37	97,06	98,76
3	Süd/West Aqua Vision All Grund	68,5	35	97,83	98,83
4	Profi Tec Volltonfarbe	70,6	35	97,77	98,83
5	Black 150 / Black 2.0	29,1	24	99,08	99,19
6	Berger Antireflex	37,5	31	98,81	98,96
7	Schultafellack	37,2	30	98,82	98,99

• Grafische Darstellung:

Proben 1 bis 7 | GR = gerichtete Reflexion | DR = diffuse Reflexion

• Auswertung:

Mit Abstand am besten hat der Klassiker „Veloursfolie“ abgeschnitten (Entgegen allen Versprechungen die man über Farben so im IE findet)
Unter den Farben das Produkt Black 150 / Black 2.0 (zu beziehen in England bei der Fa.  Stuart Semple Link: http://stuartsemple.com/project/black-v1-0-beta-worlds-mattest-flattest-black-art-material/)

Fehlerbetrachtung:

• Fremdlichtquellen
  können ausgeschlossen werden (siehe Aufbau Messbrücke)
• Messfehler / Messgerät
  3%
• Qualität der Proben / Material
  Alle Proben außer Velours haben gleichen Haftgrund und Anstrich erhalten
• Fehler im Messaufbau
  (+/-) 5 % Winkelversatz in der Messbrücke

Alle Proben wurden nacheinander in einem Durchgang gemessen

Ich möchte mich bedanken bei den Amateurastronomen H. Joachim Klötzler und Ralph Staiger für die Erfassung der Messwerte sowie Kontrolle der Messungen.

Für Fragen wendet Ihr Euch bitte an info@astronomie-teilen.de
und wir sind mit Stand auf der nächsten ATH in Hückelhoven! Hier könnt Ihr Eure eigenen Materialproben mitbringen,
die wir gerne unentgeltlich durchmessen werden. (Größe der Probe: ca. DINA 5)

PS: Messwert an Tubuswand meines 12 Zoll (f4) Newton: Nur direkte Reflexion = 47,8 / Absorption = 98,49% (das geht auch besser 🙂 zu schweigen von den verchromten Schrauben etc. im direkten Lichtweg)

Wie geht es weiter?

Ziel ist es, weitere Materialproben zu gewinnen bzw. zu vermessen. Gerade im Bereich Velours gibt es unterschiedliche Hersteller und Qualitäten. Diese gilt es auch zu dokumentieren und ergänzend noch Hinweise zur Verarbeitung der Farben festzuhalten.

Persönliche Schlussbetrachtung:

Es ist erstaunlich was im Internet so zum Thema publiziert wird. Im Besonderen sollte man Skalen und Werte (wenn sie denn überhaupt gemessen und dokumentiert wurden), richtig interpretieren.
Sichtbares Licht liegt zwischen 380 nm und 750 nm und über ein Goniometer freut sich mehr der Orthopäde, ansonsten gilt das Reflexionsgesetz!
Insider können sich auch noch mit dem Lambertischen Gesetz auseinandersetzen, Thema: Strahlungsstärke/Abstrahlwinkel.

Mit sternfreundlichen Grüßen und CS,
Thomas