Отражение

редактировать

Способность объекта отражать свет

Кривые спектрального отражения для алюминия (Al), серебро (Ag) и золото (Au), металл отражают при нормальном падении.

Коэффициент отражения поверхности материала - это его эффективность отражения 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 поляризация и угол падения . Зависимость отражательной способности от длины волны называется спектром отражения или спектральной кривой отражения.

Содержание

Математические определения

Полусферический отражательная способность

Полусферическая отражательная способность поверхности, обозначенная R, определяется как

R = Φ er Φ ei, {\ displaystyle R = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}} ^ {\ mathrm {r}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}} ^ {\ mathrm {i}}}},}

R = { \ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}} ^ {\ mathrm {r}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}} ^ {\ mathrm {i}}}},

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

Спектральный полусферический коэффициент отражения

Спектральный полусферический коэффициент отражения по частоте и спектральный полусферический коэффициент отражения по длине волны поверхности, обозначенный R ν и R λ соответственно, определяются как

R ν = Φ e, ν r Φ e, ν i, {\ displaystyle R _ {\ nu} = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} ^ {\ mathrm {r}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} ^ {\ mathrm {i}}}},}

R _ {\ nu} = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} ^ {\ mathrm {r}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} ^ {\ mathrm {i}}}},

R λ = Φ e, λ r Φ e, λ i, { \ Displaystyle R _ {\ lambda} = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} ^ {\ mathrm {r}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} ^ { \ mathrm {i}}}},}

R _ {\ lambda} = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} ^ {\ mathrm {r}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} ^ {\ mathrm {i}}}},

где

Φe, ν - спектральный поток излучения с частотой, отраженный этой поверхностью;

Φe, ν - спектральный поток излучения на частоте, принимаемый этой поверхностью;

Φe, λ - спектральный поток излучения на длине волны, отраженный этой поверхностью;

Φe, λ - это спектральный поток излучения в длинах волн, принимаемых этой поверхностью.

Направленный коэффициент отражения

Направленный коэффициент отражения поверхности, обозначаемый R Ом, определяется как

R Ω = L e, Ω r L e, Ω i, {\ displaystyle R _ {\ Omega} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega} ^ {\ mathrm { r}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega} ^ {\ mathrm {i}}}},}

R _ {\ Omega} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega} ^ {\ mathrm {r}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega} ^ {\ mathrm {i}}}},

где

Le, Ω - это сияние отражается этой поверхностью;

Le, Ω - яркость, воспринимаемая этой поверхностью.

Спектральная направленная отражательная способность

Спектральная направленная отражательная способность по частоте и спектральная направленная отражательная способность по длине волны поверхности, обозначенные R Ω, ν и R Ω, λ соответственно, определены как

R Ω, ​​ν = L e, Ω, ν r L e, Ω, ν i, {\ Displaystyle R _ {\ Omega, \ nu} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ nu} ^ {\ mathrm {r}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ Nu} ^ {\ mathrm {i}}}},}

{\ displaystyle R _ {\ Omega, \ nu} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ nu} ^ {\ mathrm {r}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ nu} ^ {\ mathrm {i}}}},}

R Ω, ​​λ = L e, Ω, λ r L e, Ω, λ i, {\ displaystyle R _ {\ Omega, \ lambda} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ lambda} ^ {\ mathrm {r}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ lambda} ^ {\ mathrm {i} }}},}

{\ Displaystyle R _ {\ Omega, \ lambda} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ lambda} ^ {\ mathrm {r}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ lambda} ^ {\ mathrm {i}}}},}

где

Le, Ω, ν - это спектральная яркость на частоте, отраженная этой поверхностью;

Le, Ω, ν - спектральная яркость, полученная этой поверхностью;

Le, Ω, λ - спектральная яркость на длине волны, отраженная этой поверхностью;

Le, Ω, λ - спектральная яркость на длине волны, принимаемая этой поверхностью.

Отражательная способность

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 способность - это квадрат величины коэффициента отражения Френеля, который представляет собой отношение отраженного к падающему электрического поля ; как таковой коэффициент отражения может быть выражен как комплексное число, как определено уравнениями Френеля для одного слоя, тогда как коэффициент отражения всегда является положительным действительным числом.

Для слоистых и конечных сред, согласно CIE, отражательная способность отличается от отражательной способности тем фактом, что отражательная способность - это величина, которая применяется к толстым отражающим объектам. 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 коэффициента отражения при увеличении толщины образца; это собственная отражательная способность поверхности, следовательно, независимо от других параметров, таких как коэффициент отражения задней поверхности. Другой способ интерпретации этого состоит 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.

Тип поверхности

Учитывая, что отражательная способность является направленным свойством, большинство поверхностей можно разделить на те, которые дают зеркальное отражение, и те, которые дают диффузное отражение.

для зеркальные поверхности, такие 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 нормально к 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 практических объектов демонстрируют комбинацию диффузных и зеркальных отражающих свойств.

Коэффициент отражения воды

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

Отражение происходит, когда свет перемещается из среды с одним показателем преломления на секунду среда с другим показателем преломления.

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

Настоящая водная поверхность может быть волнистой. Отражение, которое предполагает плоскую поверхность в соответствии с уравнениями Френеля, может быть скорректировано для учета волнистости.

эффективности решетки

Обобщение отражательной способности до дифракционная решетка, которая рассеивает свет на длине волны, называется дифракционной эффективностью.

радиометрическими единицами в Международной системе единиц

единицами радиометрии СИ
v
t
количеством		Единица		Размер	Примечания
Имя	Символ	Имя	Символ	Символ	Примечания
Лучистая энергия	Qe	джоуль	J	M⋅L⋅T	Энергия электромагнитного излучения.
Плотность лучистой энергии	we	джоулей на кубический метр	Дж / м	M⋅L⋅T	Лучистая энергия на единицу объема.
Лучистый поток	Φe	ватт	W = Дж / с	M⋅L⋅T	Излучаемая, отраженная, переданная или полученная энергия излучения в единицу времени. Иногда это также называют «сияющей силой».
Спектральный поток	Φe, ν	ватт на герц	W/Hz	M⋅L⋅T	Лучистый поток на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅nm.
Спектральный поток	Φe, λ	ватт на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
Сила излучения	Ie, Ом	ватт на стерадиан	W/sr	M⋅L⋅T	Излучаемый, отраженный поток излучения, переданные или принятые на единицу телесного угла. Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	Iе, Ом, ν	ватт на стерадиан на герц	Вт⋅ср⋅Гц	M⋅L⋅T	Интенсивность излучения на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr⋅nm. Это направленная величина.
Спектральная интенсивность	Ie, Ом, λ	ватт на стерадиан на метр	Вт⋅см	M⋅L⋅T
Сияние	Le, Ом	ватт на стерадиан на квадратный метр	Вт⋅см	M⋅T	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».
Спектральная яркость	Lе, Ом, ν	ватт на стерадиан на квадратный метр на герц	Вт⋅ср⋅м⋅Гц	M⋅T	Яркость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в W⋅sr⋅m⋅nm. Это направленная величина. Иногда это также неправильно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная яркость	Le, Ом, λ	ватт на стерадиан на квадратный метр, на метр	Вт⋅см	M⋅L⋅T
энергетическая яркость. Плотность потока	Ee	ватт на квадратный метр	Вт / м	M⋅T	Поток излучения, принимаемый поверхностью на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная освещенность. Спектральная плотность потока	Eе, ν	ватт на квадратный метр на герц	Вт · м · Гц	M⋅T	Энергетическая освещенность поверхности на единицу частоты или длины волны. Иногда это также неправильно называют «спектральной интенсивностью». Единицы измерения спектральной плотности потока, не относящиеся к системе СИ, включают янски (1 Ян = 10 Вт⋅м⋅Гц) и единицу солнечного потока (1 sfu = 10 Вт⋅мГц = 10 Ян.).
Спектральная освещенность. Спектральная плотность потока	Ee, λ	ватт на квадратный метр на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
Радиосвет	Je	ватт на квадратный метр	Вт / м	M⋅T	Лучистый поток оставляя (излучаемый, отраженный и проходящий) поверхность на единицу площади. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная светимость	Jе, ν	ватт на квадратный метр на герц	Вт⋅м⋅Гц	M⋅T	Светимость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅мнм. Иногда это также неправильно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная светимость	Je, λ	ватт на квадратный метр на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
светоотдача	Me	ватт на квадратный метр	Вт / м	M⋅T	излучающий поток, излучаемый поверхностью на единицу площади. Это излучаемая составляющая излучения. «Излучение» - это старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также ошибочно называют «интенсивностью».
Спектральная светимость	Mе, ν	ватт на квадратный метр на герц	Вт⋅м⋅Гц	M⋅T	Световая светимость поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Вт⋅мнм. «Спектральный коэффициент излучения» - старый термин для обозначения этой величины. Иногда это также неправильно называют «спектральной интенсивностью».
Спектральная светимость	Me, λ	ватт на квадратный метр на метр	Вт / м	M⋅L⋅T
Излучение	He	джоуль на квадратный метр	Дж / м	M⋅T	Радиант энергия, получаемая поверхностью на единицу площади, или, что эквивалентно, освещенность поверхности, интегрированная во времени облучения. Иногда это также называют «сияющим флюенсом».
Спектральная экспозиция	Hе, ν	джоуль на квадратный метр на герц	Дж⋅м⋅Гц	M⋅T	Излучение поверхности на единицу частоты или длины волны. Последний обычно измеряется в Дж⋅мнм. Иногда это также называют «спектральным флюенсом».
Спектральная экспозиция	He, λ	джоуль на квадратный метр, на метр	Дж / м	M⋅L⋅T
полусферический коэффициент излучения	ε	N / A		1	Коэффициент излучения поверхности, деленный на черное тело при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная полусферическая излучательная способность	εν. or. ελ	Неприменимо		1	Спектральная светимость поверхности, деленная на светимость черного тела при той же температуре, что и эта поверхность.
Направленная излучательная способность	εΩ	Н / Д		1	Сияние, излучаемое поверхностью, деленное на излучаемое черным телом при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная направленная излучательная способность	εОм, ν. or. εОм, λ	Н / Д		1	Спектральная яркость, излучаемая поверхностью, деленная на яркость черного тела при той же температуре, что и эта поверхность.
Полусферическое поглощение	A	Н / Д		1	Поток излучения, поглощаемый поверхностью, деленный на поток, получаемый этой поверхностью. Не следует путать с «поглощением ».
Спектральное полусферическое поглощение	Aν. or. Aλ	Н / Д		1	Спектральный поток, поглощаемый поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью. Это не следует путать с «спектральной абсорбцией ».
Направленное поглощение	AΩ	Н / Д		1	Излучение, поглощаемое поверхностью, деленное на яркость, падающую на эту поверхность. Не следует путать с «поглощением ».
Спектральное направленное поглощение	AОм, ν. or. AОм, λ	Н / Д		1	Спектральная яркость, поглощаемая поверхностью, деленная на спектральную яркость, падающую на эту поверхность. Это не следует путать с «спектральной абсорбцией ».
Коэффициент отражения в полусфере	R	Н / Д		1	Излучаемый поток, отраженный поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Спектральная полусферическая отражательная способность	Rν. or. Rλ	N / A		1	Спектральный поток, отраженный поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Коэффициент направленного отражения	RΩ	Н / Д		1	Сияние, отраженное поверхностью, деленное на яркость, получаемую этой поверхностью.
Спектральная отражательная способность	RΩ, ν. or. RΩ, λ	N / A		1	Спектральная яркость, отраженная от поверхности, деленная на яркость, полученную этой поверхностью.
Полусферический коэффициент пропускания	T	Н / Д		1	Излучаемый поток, передаваемый поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Спектральный полусферический коэффициент пропускания	Tν. or. Tλ	Н / Д		1	Спектральный поток, передаваемый поверхностью, деленный на поток, принимаемый этой поверхностью.
Направленный коэффициент пропускания	TΩ	Н / Д		1	Сияние, передаваемое поверхностью, деленное на получаемое этой поверхностью.
Спектральное направленное пропускание	TОм, ν. or. TОм, λ	Н / Д		1	Спектральная яркость, передаваемая поверхностью, деленная на яркость, принимаемую этой поверхностью.
Коэффициент затухания в полусфере	μ	обратный метр	m	L	Поток излучения, поглощаемый и рассеиваемый объемом на единицу длины, деленный на полученный этим объемом.
Спектральный полусферический коэффициент ослабления	μν. or. μλ	обратный измеритель	m	L	Спектральный лучистый поток, поглощенный и рассеянный объемом на единицу длины, деленный на полученный этим объемом.
Коэффициент направленного ослабления	μΩ	обратный метр	m	L	Поглощенное и рассеянное излучение на объем на единицу длины, деленное на полученное этим объемом.
Спектральный коэффициент направленного ослабления	μОм, ν. or. μОм, λ	обратный метр	m	L	Спектральная яркость, поглощенная и рассеянная объемом на единицу длины, деленная на полученное этим объемом.
См. Также: SI ·Радиометрия ·Фотометрия

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Найдите отражение в Викисловаре, бесплатном словаре.