ความมันเงาเป็น คุณสมบัติ ทางแสงที่บ่งบอกถึงความสามารถในการสะท้อนแสงในทิศทางแบบกระจกเงาเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์สำคัญที่ใช้ในการอธิบายลักษณะที่ปรากฏของวัตถุ ลักษณะที่ปรากฏอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้การสะท้อนและการส่งผ่านแสงแบบปกติหรือแบบกระจาย ได้ถูกจัดระเบียบภายใต้แนวคิดของซีเซียในระบบลำดับที่มีตัวแปรสามตัว ซึ่งรวมถึงความมันเงาด้วย ปัจจัยที่ส่งผลต่อความมันเงา ได้แก่ดัชนีหักเหของวัสดุ มุมของแสงตกกระทบ และพื้นผิว

ความเงางามที่ปรากฏขึ้นอยู่กับปริมาณ การสะท้อน แบบสเปคู ลาร์ ซึ่งหมายถึง แสงที่สะท้อนจากพื้นผิวในปริมาณที่เท่ากันและทำมุมสมมาตรกับมุมของแสงที่เข้ามา เมื่อเปรียบเทียบกับการสะท้อน แบบดิฟเฟอเรน เชียลซึ่งหมายถึงปริมาณแสงที่กระจัดกระจายไปในทิศทางอื่น

เมื่อแสงส่องกระทบวัตถุ แสงจะทำปฏิกิริยากับวัตถุนั้นในหลายด้าน:

• ซึมซับอยู่ภายใน (ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดสี)
• แสงสามารถส่องผ่านได้ (ขึ้นอยู่กับความโปร่งใสและความทึบของพื้นผิว)
• กระจายจากหรือภายใน (การสะท้อนแบบกระจาย หมอก และการส่งผ่าน)
• สะท้อนแสงแบบสเปคิวลาร์จากพื้นผิว (ความมันเงา)

ความแตกต่างของพื้นผิวมีผลโดยตรงต่อระดับการสะท้อนแสงแบบสเปคิวลาร์ วัตถุที่มีพื้นผิวเรียบ เช่น พื้นผิวที่ขัดเงาอย่างดีหรือเคลือบด้วยเม็ดสีละเอียด จะดูเงางามเนื่องจากแสงสะท้อนในทิศทางสเปคิวลาร์เป็นจำนวนมาก ในขณะที่พื้นผิวหยาบจะไม่สะท้อนแสงแบบสเปคิวลาร์เนื่องจากแสงกระจัดกระจายไปในทิศทางอื่น จึงดูหมองคล้ำ คุณสมบัติในการสร้างภาพของพื้นผิวเหล่านี้ต่ำกว่ามาก ทำให้การสะท้อนใดๆ ดูพร่ามัวและบิดเบี้ยว

ชนิดของวัสดุพื้นผิวก็มีผลต่อความเงาของพื้นผิวเช่นกัน วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น พลาสติก เป็นต้น จะสะท้อนแสงได้มากกว่าเมื่อได้รับแสงจากมุมที่กว้างขึ้น เนื่องจากแสงจะถูกดูดซับเข้าไปในวัสดุหรือกระจายตัวออกไป ขึ้นอยู่กับสีของวัสดุ ในขณะที่โลหะจะไม่ได้รับผลกระทบนี้ จึงสะท้อนแสงได้มากกว่าในทุกมุม

สูตรของเฟรสเนลให้ค่าการสะท้อนแบบกระจกเงา ( ) สำหรับแสงที่ไม่เป็นโพ ลาไรซ์ ที่มีความเข้มที่มุมตกกระทบซึ่งให้ความเข้มของลำแสงสะท้อนแบบกระจกเงาที่มีความเข้มในขณะที่ดัชนีหักเหของพื้นผิวตัวอย่างคือ ${\displaystyle R_{s}}$${\displaystyle I_{0}}$${\displaystyle i}$${\displaystyle I_{r}}$${\displaystyle m}$

สมการของ เฟรสเนล มีรูปแบบดังนี้:${\displaystyle R_{s}={\frac {I_{r}}{I_{0}}}}$

${\displaystyle R_{s}={\frac {1}{2}}\left[\left({\frac {\cos i-{\sqrt {m^{2}-\sin ^{2}i}}}{\cos i+{\sqrt {m^{2}-\sin ^{2}i}}}}\right)^{2}+\left({\frac {m^{2}\cos i-{\sqrt {m^{2}-\sin ^{2}i}}}{m^{2}\cos i+{\sqrt {m^{2}-\sin ^{2}i}}}}\right)^{2}\right]}$

ความหยาบของพื้นผิวมีผลต่อระดับการสะท้อนแสงแบบสเปคูลาร์ ในความถี่แสงที่มองเห็นได้ความเรียบของพื้นผิวใน ช่วง ไมโครเมตรมีความสำคัญมากที่สุด แผนภาพทางด้านขวาแสดงการสะท้อนแสงที่มุมหนึ่งบนพื้นผิวหยาบที่มีความหยาบแตกต่างกันเป็นลักษณะเฉพาะความแตกต่างของระยะทางระหว่างรังสีที่สะท้อนจากด้านบนและด้านล่างของส่วนที่นูนขึ้นบนพื้นผิวคือ: ${\displaystyle i}$${\displaystyle \Delta h}$

${\displaystyle \Delta r=2\Delta h\cos i\;}$

เมื่อความยาวคลื่นของแสงคือความแตกต่างของเฟสจะเป็น: ${\displaystyle \lambda }$

${\displaystyle \Delta \phi ={\frac {2\pi }{\lambda }}\Delta r={\frac {4\pi \Delta h\cos i}{\lambda }}\;}$

ถ้ามีค่าเล็ก ลำแสงทั้งสอง (ดูรูปที่ 1) จะเกือบอยู่ในเฟสเดียวกัน ส่งผลให้เกิดการแทรกสอดแบบเสริมกันดังนั้น พื้นผิวของชิ้นงานจึงถือว่าเรียบ แต่เมื่อลำแสงจะไม่อยู่ในเฟสเดียวกัน และ จะเกิด การแทรกสอดแบบหักล้างกัน ทำให้หักล้างกัน ความเข้มของแสงสะท้อนแบบกระจกเงาต่ำ หมายความว่าพื้นผิวขรุขระและกระจายแสงไปในทิศทางอื่น หากใช้ค่าเฟสกลางเป็นเกณฑ์สำหรับพื้นผิวเรียบแล้วแทนค่าลงในสมการข้างต้นจะได้: ${\displaystyle \Delta \phi \;}$${\displaystyle \Delta \phi =\pi \;}$${\displaystyle \Delta \phi <\pi /2}$

${\displaystyle \Delta h<{\frac {\lambda }{8\cos i}}\;}$

สภาพพื้นผิวเรียบนี้เรียกว่าเกณฑ์ความหยาบของเรย์ลี (Rayleigh roughness criterion )

การศึกษาเกี่ยวกับการรับรู้ความมันวาวที่เก่าแก่ที่สุดนั้นมีที่มาจาก Leonard R. Ingersoll ^{[ 1 ] [ 2 ]}ซึ่งในปี 1914 ได้ตรวจสอบผลของความมันวาวบนกระดาษ โดยการวัดความมันวาวเชิงปริมาณโดยใช้เครื่องมือ Ingersoll ได้ทำการวิจัยโดยอิงตามทฤษฎีที่ว่าแสงจะเกิดการโพลาไรซ์ในการสะท้อนแบบกระจกเงา ในขณะที่แสงที่สะท้อนแบบกระจายจะไม่เกิดการโพลาไรซ์ เครื่องวัดความมันวาวของ Ingersoll มีรูปทรงเรขาคณิตแบบกระจกเงา โดยมีมุมตกกระทบและมุมมองที่ 57.5° การใช้การกำหนดค่านี้ทำให้สามารถวัดความมันวาวได้โดยใช้วิธีการเปรียบเทียบ ซึ่งลบส่วนประกอบแบบกระจกเงาออกจากการสะท้อนทั้งหมดโดยใช้ตัวกรองโพลาไรซ์

ในทศวรรษ 1930 ผลงานของ AH Pfund ^{[ 3 ]}ชี้ให้เห็นว่าแม้ความเงาวาวแบบสะท้อนจะเป็นหลักฐานพื้นฐาน (เชิงวัตถุ) ของความมันวาว แต่ลักษณะความมันวาวของพื้นผิวจริง (เชิงอัตวิสัย) เกี่ยวข้องกับความแตกต่างระหว่างความเงาวาวแบบสะท้อนและแสงที่กระจายของพื้นที่ผิวโดยรอบ (ปัจจุบันเรียกว่า "ความมันวาวแบบคอนทราสต์" หรือ "ความแวววาว")

หากเปรียบเทียบพื้นผิวสีดำและสีขาวที่มีความมันวาวเท่ากัน พื้นผิวสีดำจะดูมันวาวกว่าเสมอ เนื่องจากความแตกต่างระหว่างแสงสะท้อนกับสภาพแวดล้อมสีดำมีมากกว่า เมื่อเทียบกับพื้นผิวสีขาวและสภาพแวดล้อมสีขาว นอกจากนี้ พฟุนด์ยังเป็นคนแรกที่เสนอว่าจำเป็นต้องใช้วิธีการมากกว่าหนึ่งวิธีในการวิเคราะห์ความมันวาวอย่างถูกต้อง

ในปี พ.ศ. 2480 RS Hunter ^{[ 4 ]}ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยเรื่องความเงา ได้อธิบายเกณฑ์การมองเห็นที่แตกต่างกัน 6 ประการที่เกี่ยวข้องกับความเงาที่ปรากฏ แผนภาพต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์ระหว่างลำแสงตกกระทบ I ลำแสงสะท้อนแบบกระจกเงา S ลำแสงสะท้อนแบบกระจาย D และลำแสงสะท้อนแบบเกือบกระจกเงา B

• ความเงาวาว – ความสว่างและความแวววาวที่รับรู้ได้ของแสงสะท้อน

นิยามว่า คือ อัตราส่วนของแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวในมุมที่เท่ากันแต่ตรงข้ามกับแสงที่ตกกระทบลงบนพื้นผิว

• ความเงางาม – ความรู้สึกแวววาวเมื่อมองจากมุมต่ำๆ

นิยามว่าคือความเงาที่มุมตกกระทบและมุมมองเฉียง

• ความเงาที่เปลี่ยนแปลง – ความสว่างที่รับรู้ได้ของบริเวณที่สะท้อนแสงแบบสะท้อนและแบบกระจาย

นิยามว่า คือ อัตราส่วนของแสงสะท้อนแบบกระจกเงาต่อแสงสะท้อนแบบกระจายที่ตั้งฉากกับพื้นผิว

• การไม่มีปรากฏการณ์บลูม – ความรู้สึกขุ่นมัวที่ปรากฏในภาพสะท้อนใกล้ทิศทางสะท้อนแสง

นิยามของคำว่า "หมอก" คือ การวัดระดับการไม่มีหมอกหรือลักษณะขุ่นมัวที่เกิดขึ้นบริเวณใกล้เคียงกับแสงสะท้อนแบบกระจกเงา: คำว่า "หมอก" เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับ "การไม่มีแสงฟุ้งกระจาย"

• ความแตกต่างของความเงาของภาพ – พิจารณาจากความแตกต่างของภาพที่สะท้อนบนพื้นผิว

นิยามว่า คือ ความคมชัดของแสงสะท้อนแบบกระจกเงา

• ความมันเงาของพื้นผิว – สังเกตได้จากการไม่มีพื้นผิวขรุขระและตำหนิบนพื้นผิว

หมายถึง ความสม่ำเสมอของพื้นผิวในแง่ของลักษณะพื้นผิวที่มองเห็นได้และข้อบกพร่อง (เช่น ผิวส้ม รอยขีดข่วน สิ่งเจือปน ฯลฯ)

ดังนั้น พื้นผิวจึงอาจดูเงางามมากหากมีการสะท้อนแสงแบบสเปคูลาร์ที่ชัดเจน ณ มุมสเปคูลาร์ การรับรู้ภาพที่สะท้อนบนพื้นผิวอาจลดลงได้หากภาพไม่คมชัดหรือมีความคมชัดต่ำ กรณีแรกวัดได้จากความคมชัดของภาพ และกรณีหลังวัดได้จากความพร่ามัวหรือความเงาของความคมชัด

ในบทความของเขา ฮันเตอร์ยังได้กล่าวถึงความสำคัญของปัจจัยหลักสามประการในการวัดความมันเงาด้วย:

• ปริมาณแสงที่สะท้อนในทิศทางสเปคูลาร์
• ปริมาณและลักษณะการกระจายตัวของแสงรอบทิศทางสะท้อน
• การเปลี่ยนแปลงของการสะท้อนแสงแบบกระจกเงาเมื่อมุมสะท้อนแสงเปลี่ยนไป

ในการวิจัยของเขา เขาใช้เครื่องวัดความเงาที่มีมุมสะท้อนแสง 45° เช่นเดียวกับวิธีการโฟโตอิเล็กทริกรุ่นแรกๆ ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม การศึกษาในภายหลังโดย Hunter และ DB Judd ในปี พ.ศ. 2482 ^{[ 5 ]}บนตัวอย่างสีจำนวนมาก สรุปได้ว่าเรขาคณิต 60 องศาเป็นมุมที่ดีที่สุดที่จะใช้เพื่อให้ได้ความสัมพันธ์ที่ใกล้เคียงที่สุดกับการสังเกตด้วยสายตา

การกำหนดมาตรฐานในการวัดความเงาเริ่มต้นโดย Hunter และASTM (American Society for Testing and Materials) ซึ่งได้จัดทำมาตรฐานการทดสอบ ASTM D523 สำหรับความเงาแบบสะท้อนแสงในปี 1939 โดยมาตรฐานนี้ได้รวมวิธีการวัดความเงาที่มุมสะท้อนแสง 60° ไว้ด้วย ต่อมาในฉบับแก้ไขเพิ่มเติมของมาตรฐาน (ปี 1951) ได้เพิ่มวิธีการวัดที่มุม 20° สำหรับการประเมินพื้นผิวที่มีความเงาสูง ซึ่งพัฒนาโดยบริษัท DuPont (Horning และ Morse, 1947) และมุม 85° (ด้าน หรือความเงาต่ำ)

ASTM มีมาตรฐานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความเงาอีกหลายมาตรฐาน ซึ่งออกแบบมาเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมเฉพาะด้าน รวมถึงวิธีการ 45° แบบเก่า ซึ่งปัจจุบันใช้เป็นหลักสำหรับเซรามิกเคลือบเงา โพลีเอทิลีนและฟิล์มพลาสติกอื่นๆ

ในปี พ.ศ. 2480 อุตสาหกรรมกระดาษได้นำวิธีการเคลือบเงาแบบ 75° มาใช้ เนื่องจากมุมดังกล่าวให้การแยกกระดาษเคลือบหนังสือที่ดีที่สุด^{[ 6 ]}วิธีนี้ได้รับการยอมรับในปี พ.ศ. 2494 โดยสมาคมเทคนิคอุตสาหกรรมเยื่อกระดาษและกระดาษในชื่อ TAPPI Method T480

ในอุตสาหกรรมสี การวัดความเงาแบบสะท้อนแสงจะทำตามมาตรฐานสากล ISO 2813 (BS 3900, Part 5, สหราชอาณาจักร; DIN 67530, เยอรมนี; NFT 30-064, ฝรั่งเศส; AS 1580, ออสเตรเลีย; JIS Z8741, ญี่ปุ่น ก็เทียบเท่าได้เช่นกัน) มาตรฐานนี้โดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับ ASTM D523 แม้ว่าจะมีรูปแบบการร่างที่แตกต่างกันก็ตาม

การศึกษาพื้นผิวโลหะขัดเงาและชิ้นส่วนตกแต่งรถยนต์อะลูมิเนียมชุบอะโนไดซ์ในช่วงทศวรรษ 1960 โดย Tingle ^{[ 7 ] [ 8 ]} Potter และ George นำไปสู่การกำหนดมาตรฐานการวัดความเงาของพื้นผิวที่มีความเงาสูงโดยใช้โกนิโอโฟโตเมตรีภายใต้ชื่อ ASTM E430 ในมาตรฐานนี้ยังได้กำหนดวิธีการวัดความคมชัดของความเงาของภาพและหมอกสะท้อนแสงด้วย

• รายการหัวข้อทางด้านทัศนศาสตร์
• ความแตกต่างของภาพ

• Koleske, JV (2011). "ส่วนที่ 10". คู่มือการทดสอบสีและสารเคลือบ . สหรัฐอเมริกา: ASTM. ISBN 978-0-8031-7017-9.

• Meeten, GH (1986). คุณสมบัติทางแสงของโพลิเมอร์ . ลอนดอน: Elsevier Applied Science. หน้า  326–329 . ISBN 0-85334-434-5.

• บทความจากนิตยสาร PCI: ระดับความเชื่อมั่นในการวัดความเงาอยู่ที่ระดับใด?
• NPL: คู่มือแนวปฏิบัติที่ดีสำหรับการวัดความเงา