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 ]
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 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 ]
Количество | Единица измерения | Измерение | Примечания | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Имя | Символ [nb 1] | Имя | Символ | Символ | ||||
Энергия излучения | Q e [nb 2] | джоуль | J | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Энергия электромагнитного излучения. | |||
Плотность лучистой энергии | ж е | джоуль на кубический метр | Дж / м 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | Лучистая энергия на единицу объема. | |||
Сияющий поток | Φ e [nb 2] | ватт | W = Дж / с | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Излучаемая, отраженная, переданная или полученная энергия излучения в единицу времени. Иногда это также называют «сияющей силой». | |||
Спектральный поток | Φ e, ν [nb 3] | ватт на герц | Вт / Гц | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Лучистый поток на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅нм -1 . | |||
Φ e, λ [nb 4] | ватт на метр | Вт / м | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Сияющая интенсивность | I e, Ω [nb 5] | ватт на стерадиан | Вт / ср | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый поток излучения на единицу телесного угла. Это направленная величина. | |||
Спектральная интенсивность | I e, Ω, ν [nb 3] | ватт на стерадиан на герц | W⋅sr −1 ⋅Hz −1 | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Интенсивность излучения на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅ср −1 нм −1 . Это направленная величина. | |||
I e, Ω, λ [nb 4] | ватт на стерадиан на метр | W⋅sr −1 ⋅m −1 | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Сияние | L e, Ω [nb 5] | ватт на стерадиан на квадратный метр | W⋅sr −1 ⋅m −2 | M ⋅ T −3 | Лучистый поток, излучаемый, отраженный, передаваемый или принимаемый поверхностью , на единицу телесного угла на единицу площади проекции. Это направленная величина. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью». | |||
Спектральное сияние | L e, Ω, ν [nb 3] | ватт на стерадиан на квадратный метр на герц | W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅sr −1 m −2 nm −1 . Это направленная величина. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью». | |||
L e, Ω, λ [nb 4] | ватт на стерадиан на квадратный метр, на метр | W⋅sr −1 ⋅m −3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Энергия излучения Плотность потока | E e [nb 2] | ватт на квадратный метр | Вт / м 2 | M ⋅ T −3 | Лучистый поток , полученный с помощью поверхности на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью». | |||
Спектральная освещенность Спектральная плотность потока | E e, ν [nb 3] | ватт на квадратный метр на герц | Вт⋅м −2 ⋅Гц −1 | M ⋅ T −2 | Освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью». Единицы измерения спектральной плотности потока, не относящиеся к системе СИ, включают янский (1 Ян = 10 −26 Вт⋅м −2 Гц −1 ) и единицу солнечного потока (1 sfu = 10 −22 Вт⋅м −2 ⋅Гц −1 = 10 4 Jy). | |||
E e, λ [nb 4] | ватт на квадратный метр, на метр | Вт / м 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Лучистость | J e [nb 2] | ватт на квадратный метр | Вт / м 2 | M ⋅ T −3 | Лучистый поток покидает (испускается, отражается и проходит) поверхность на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью». | |||
Спектральное излучение | J e, ν [nb 3] | ватт на квадратный метр на герц | Вт⋅м −2 ⋅Гц −1 | M ⋅ T −2 | Сияние поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅м −2 нм −1 . Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью». | |||
J e, λ [nb 4] | ватт на квадратный метр, на метр | Вт / м 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Сияющая выходность | M e [nb 2] | ватт на квадратный метр | Вт / м 2 | M ⋅ T −3 | Лучистый поток , излучаемый на поверхности на единицу площади. Это излучаемый компонент излучения. «Излучение излучения» - старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью». | |||
Спектральная выходность | M e, ν [nb 3] | ватт на квадратный метр на герц | Вт⋅м −2 ⋅Гц −1 | M ⋅ T −2 | Излучение поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅м −2 нм −1 . «Спектральный коэффициент излучения» - старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также ошибочно называют «спектральной интенсивностью». | |||
M e, λ [nb 4] | ватт на квадратный метр, на метр | Вт / м 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Сияющее воздействие | H e | джоуль на квадратный метр | Дж / м 2 | M ⋅ T −2 | Лучистая энергия, получаемая поверхностью на единицу площади, или, что эквивалентно, освещенность поверхности, интегрированная по времени облучения. Иногда это также называют «сияющим флюенсом». | |||
Спектральная экспозиция | H e, ν [nb 3] | джоуль на квадратный метр на герц | Дж⋅м −2 ⋅Гц −1 | M ⋅ T −1 | Излучение поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Дж⋅м −2 нм −1 . Иногда это также называют «спектральной плотностью энергии». | |||
H e, λ [nb 4] | джоуль на квадратный метр, на метр | Дж / м 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | |||||
Полусферический коэффициент излучения | ε | N / A | 1 | Излучение поверхности , деленное на выход черного тела при той же температуре, что и эта поверхность. | ||||
Спектральная полусферическая излучательная способность | ε ν или ε λ | N / A | 1 | Спектральная светимость поверхности , деленная на светимость черного тела при той же температуре, что и эта поверхность. | ||||
Направленная излучательная способность | ε Ω | N / A | 1 | Излучение , излучаемый на поверхности , разделенные , что излучаемый черного тела при той же температуре , как эта поверхность. | ||||
Спектрально-направленная излучательная способность | ε Ω, ν или ε Ω, λ | N / A | 1 | Спектральное свечение , излучаемое на поверхность , деленное на том , что из черного тела при той же температуре , как эта поверхность. | ||||
Полусферическое поглощение | А | N / A | 1 | Лучистый поток поглощается на поверхность , деленный на которые получены этой поверхность. Не следует путать с « поглощением ». | ||||
Спектральное полусферическое поглощение | A ν или A λ | N / A | 1 | Спектральный поток поглощается на поверхности , деленная на которые получены этой поверхности. Это не следует путать со « спектральным поглощением ». | ||||
Направленное поглощение | А Ом | N / A | 1 | Излучение поглощается на поверхности , деленной на сияния падающего на эту поверхность. Не следует путать с « поглощением ». | ||||
Спектральное направленное поглощение | A Ω, ν или A Ω, λ | N / A | 1 | Спектральный сияния поглощается на поверхности , деленной на спектральной энергетической яркости падающего на эту поверхность. Это не следует путать со « спектральным поглощением ». | ||||
Полусферическое отражение | р | N / A | 1 | Лучистый поток, отраженный от поверхности , делится на поток , принимаемый этой поверхностью. | ||||
Спектральная полусферическая отражательная способность | R ν или R λ | N / A | 1 | Спектральный поток отражается на поверхности , деленная на которые получены этой поверхности. | ||||
Направленное отражение | R Ом | N / A | 1 | Излучение отражается на поверхности , деленной на том , что полученные с помощью этой поверхности. | ||||
Спектральная отражательная способность | R Ω, ν или R Ω, λ | N / A | 1 | Спектральное сияние отражается на поверхность , деленный на которые получены этой поверхность. | ||||
Полусферический коэффициент пропускания | Т | N / A | 1 | Лучевой поток передается по поверхности , деленная на которые получены этой поверхности. | ||||
Спектральное полусферическое пропускание | T ν или T λ | N / A | 1 | Спектральный поток передается по поверхности , деленная на которые получены этой поверхности. | ||||
Направленное пропускание | Т Ом | N / A | 1 | Излучение передается по поверхности , деленная на которые получены этой поверхности. | ||||
Спектрально-направленное пропускание | T Ω, ν или T Ω, λ | N / A | 1 | Спектральное сияние передается по поверхности , деленный на которые получены этой поверхность. | ||||
Полусферический коэффициент затухания | μ | обратный счетчик | м −1 | L −1 | Поток излучения, поглощаемый и рассеиваемый на объем на единицу длины, деленный на полученный этим объемом. | |||
Коэффициент спектрального полусферического ослабления | μ ν или μ λ | обратный счетчик | м −1 | L −1 | Спектральный лучистого потока поглощается и рассеивается по объему на единицу длины, деленное на том , что полученные этим объемом. | |||
Коэффициент направленного затухания | μ Ом | обратный счетчик | м −1 | L −1 | Сияние поглощается и рассеивается на объем на единицу длины, деленный на полученное этим объемом. | |||
Коэффициент направленного спектрального ослабления | μ Ω, ν или μ Ω, λ | обратный счетчик | м −1 | L −1 | Спектральная яркость поглощается и рассеивается на объем на единицу длины, деленный на полученное этим объемом. | |||
См. Также: SI · Радиометрия · Фотометрия. |
- ^ Организации по стандартизации рекомендуютобозначатьрадиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
- ^ 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.
- ^ 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.
- ^ a b c d e f g Спектральные величины, заданные на единицу длины волны , обозначаются суффиксом « λ » (греческий).
- ^ 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 ]
- ^ a b c d «Теплоизоляция. Передача тепла излучением. Физические величины и определения» . ISO 9288: 1989 . Каталог ISO . 1989 . Проверено 15 марта 2015 .
- Перейти ↑ E. Hecht (2001). Оптика (4-е изд.). Pearson Education. ISBN 0-8053-8566-5 .
- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Отражение ». DOI : 10,1351 / goldbook.R05235
- ^ Международный словарь освещения CIE
- ^ Палмер и Грант, Искусство радиометрии
- ^ 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 ]
Поищите коэффициент отражения в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Отражательная способность металлов (диаграмма) .
- Данные отражения .