Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кривые спектрального отражения для металлических зеркал из алюминия (Al), серебра (Ag) и золота (Au) при нормальном падении.

Коэффициент отражения от поверхности материала , является его эффективность в отражении лучистой энергии . Это часть падающей электромагнитной мощности, которая отражается от границы. Отражение - это составляющая реакции электронной структуры материала на электромагнитное поле света и, как правило, является функцией частоты или длины волны света, его поляризации и угла падения . Зависимость коэффициента отражения от длины волны называется спектром отражения или спектральной кривой отражения .

Математические определения [ править ]

Полусферическое отражение [ править ]

Полусферической отражательной поверхности, обозначенный R , определяется как [1]

где Φ e r - лучистый поток, отраженный этой поверхностью, а Φ e i - лучистый поток, принимаемый этой поверхностью.

Спектральная полусферическая отражательная способность [ править ]

Спектральной отражательной способности полусферической по частоте и спектральной отражательной способности полусферической длины волны от поверхности, обозначается R v , и R Х , соответственно, определяются как [1]

куда

Φ e, ν r - спектральный поток излучения на частоте, отраженный этой поверхностью;
Φ e, ν i - спектральный поток излучения на частоте, принимаемый этой поверхностью;
Φ e, λ r - спектральный поток излучения на длине волны, отраженный этой поверхностью;
Φ e, λ i - спектральный поток излучения на длине волны, принимаемый этой поверхностью.

Направленная отражательная способность [ править ]

Направленное отражение поверхности, обозначается R Ω , определяются как [1]

куда

L e, Ω r - яркость, отраженная этой поверхностью;
L e, Ω i - это сияние, получаемое этой поверхностью.

Спектральная отражательная способность [ править ]

Спектрального коэффициента отражения направленного по частоте и спектральной отражательной способности направленного на длине волны поверхности, обозначается R Ω, ν и R Ω, λ , соответственно, определяются как [1]

куда

L e, Ω, ν r - спектральная яркость на частоте, отраженная этой поверхностью;
L e, Ω, ν i - спектральная яркость, воспринимаемая этой поверхностью;
L e, Ω, λ r - спектральная яркость на длине волны, отраженная этой поверхностью;
L e, Ω, λ i - спектральная яркость на длине волны, принимаемая этой поверхностью.

Отражательная способность [ править ]

Коэффициенты отражения Френеля для граничной поверхности между воздухом и переменным материалом в зависимости от комплексного показателя преломления и угла падения.

Для однородных и полубесконечных (см. Полупространство ) материалов коэффициент отражения такой же, как коэффициент отражения. Отражательная квадрат величины коэффициента отражения Френеля , [2] , который представляет собой отношение отраженного для падающего электрического поля ; [3] как таковой коэффициент отражения может быть выражен как комплексное число, определяемое уравнениями Френеля для одного слоя, тогда как коэффициент отражения всегда является положительным действительным числом .

Для слоистых и конечных сред, согласно CIE , отражательная способность [ необходима цитата ] отличается от отражательной способности тем, что отражательная способность - это величина, которая применяется к толстым отражающим объектам. [4]Когда отражение происходит от тонких слоев материала, эффекты внутреннего отражения могут вызывать изменение коэффициента отражения в зависимости от толщины поверхности. Отражательная способность - это предельное значение отражательной способности при увеличении толщины образца; это собственная отражательная способность поверхности, следовательно, независимо от других параметров, таких как отражательная способность задней поверхности. Другой способ интерпретировать это заключается в том, что коэффициент отражения - это доля электромагнитной мощности, отраженной от конкретного образца, а коэффициент отражения - это свойство самого материала, которое можно было бы измерить на идеальной машине, если бы материал заполнял половину всего пространства. [5]

Тип поверхности [ править ]

Учитывая, что отражательная способность - это свойство направления, большинство поверхностей можно разделить на те, которые дают зеркальное отражение, и те, которые дают диффузное отражение .

Для зеркальных поверхностей, таких как стекло или полированный металл, коэффициент отражения почти равен нулю при всех углах, кроме соответствующего угла отражения; это тот же угол по отношению к нормали к поверхности в плоскости падения , но на противоположной стороне. Когда излучение падает перпендикулярно поверхности, оно отражается обратно в том же направлении.

Для диффузных поверхностей, таких как матовая белая краска, коэффициент отражения однороден; излучение отражается во всех углах одинаково или почти одинаково. Такие поверхности называются ламбертовскими .

Большинство практичных объектов демонстрируют комбинацию диффузных и зеркальных отражающих свойств.

Отражение воды [ править ]

Отражение гладкой воды при 20 ° C (показатель преломления 1,333).

Отражение происходит, когда свет движется из среды с одним показателем преломления во вторую среду с другим показателем преломления.

Зеркальное отражение от водоема рассчитывается по уравнениям Френеля . [6] Отражение Френеля является направленным и, следовательно, не вносит значительного вклада в альбедо, которое в первую очередь приводит к диффузному отражению.

Настоящая водная поверхность может быть волнистой. Отражение, которое предполагает плоскую поверхность, заданную уравнениями Френеля , можно отрегулировать с учетом волнистости .

Эффективность решетки [ править ]

Обобщение коэффициента отражения до дифракционной решетки , которая рассеивает свет по длине волны , называется дифракционной эффективностью .

Единицы измерения радиометрии в Международной системе единиц [ править ]

  1. ^ Организации по стандартизации рекомендуютобозначатьрадиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
  2. ^ a b c d e Иногда встречаются альтернативные символы: W или E для лучистой энергии, P или F для лучистого потока, I для энергетической освещенности, W для лучистой светимости.
  3. ^ a b c d e f g Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческий) - не путать с суффиксом «v» (от «визуальный»), обозначающим фотометрическую величину.
  4. ^ a b c d e f g Спектральные величины, заданные на единицу длины волны , обозначаются суффиксом « λ » (греческий).
  5. ^ a b Направленные величины обозначаются суффиксом « Ω » (греческий).

См. Также [ править ]

  • Двунаправленная функция распределения отражательной способности
  • Колориметрия
  • Излучательная способность
  • Закон косинусов Ламберта
  • Пропускание
  • Путь солнца
  • Значение светоотражения
  • Альбедо

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d «Теплоизоляция. Передача тепла излучением. Физические величины и определения» . ISO 9288: 1989 . Каталог ISO . 1989 . Проверено 15 марта 2015 .
  2. Перейти ↑ E. Hecht (2001). Оптика (4-е изд.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5 . 
  3. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Отражение ». DOI : 10,1351 / goldbook.R05235
  4. ^ Международный словарь освещения CIE
  5. ^ Палмер и Грант, Искусство радиометрии
  6. ^ Оттавиани, М. и Stamnes, К. и Koskulics, J. и Эйд, Х. и Long, SR и Су, У. и Wiscombe, W., 2008: « Отражение света от волн на воду: Подходит для установки поляриметрических Расследований в контролируемых лабораторных условиях . Журнал атмосферных и океанических технологий, 25 (5) , 715-728.

Внешние ссылки [ править ]

  • Отражательная способность металлов (диаграмма) .
  • Данные отражения .