Отражательная способность

Кривые спектральной отражательной способности для алюминия (Al), серебра (Ag) и золота металлических зеркал (Au) при нормальной частоте.

Отражательностью поверхности материала лучистой является его эффективность в отражении энергии . Это часть падающей электромагнитной силы, которая отражается на границе. Отражательная способность является компонентом отклика электронной структуры материала на электромагнитное поле света и в целом является функцией частоты или длины волны света, его поляризации и угла падения . Зависимость отражения от длины волны называется спектром отражения или кривой спектрального отражения .

Математические определения

Гемисферическая отражательная способность

Полусферическая отражательная способность поверхности, обозначенной $R$ , определяется как ^{[ 1 ]} $R={\frac {\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {i} }}},$ где $φ e ведущий$ Является ли излучающий поток, отраженный этой поверхностью и $φ e я$ это сияющий поток, полученный этой поверхностью.

Спектральное полусферическое отражение

Спектральное полусферическое отражение по частоте и спектральному полусферическому отражению в длине волны поверхности, обозначенной $R ν$ и $R λ$ соответственно, определяются как ^{[ 1 ]} $R_{\nu }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {i} }}},$ $R_{\lambda }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},$ где

$F e, n ведущий$ это спектральный поток лучистости в частоте, отраженный этой поверхностью;
$F e, n я$ Является ли спектральный поток излучения по частоте, полученной этой поверхностью;
$F E, λ ведущий$ является спектральным сияющим потоком на длине волны, отраженный этой поверхностью;
$F E, λ я$ это спектральный поток сияющего в длине волны, полученный этой поверхностью.

Направленная отражательная способность

Направленная отражательная способность поверхности, обозначенная R _ω , определяется как ^{[ 1 ]} $R_{\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {i} }}},$ где

$L E, ω ведущий$ сияние ; отражено этой поверхностью
$L E, ω я$ это сияние, полученное этой поверхностью.

Это зависит как от отраженного направления, так и от входящего направления. Другими словами, он имеет ценность для каждой комбинации входящих и исходящих направлений. Это связано с функцией распределения двунаправленной отражательной способности , а ее верхний предел составляет 1. Другая мера отражения, в зависимости от исходящего направления, - это I / F , где я сияет, отражаемое в данном направлении, а F - входящее сияние, усредненное, усредненное сияние На всех направлениях, другими словами, общий поток радиации, попадающий на поверхность на единицу площади, разделен на π. ^{[ 2 ]} Это может быть больше, чем 1 для глянцевой поверхности, освещенной источником, таким как солнце, причем отражательная способность измеряется в направлении максимального сияния (см. Также эффект Сиэлигера ).

Спектральная направленная отражательная способность

Спектральная направленная отражательная способность в частоте и спектральной направленной отражательной способности на длине волны поверхности, обозначенные $R ω, ν$ и $R ω, соответственно$ , определяются как ^{[ 1 ]} $R_{\Omega ,\nu }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {i} }}},$ $R_{\Omega ,\lambda }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},$ где

$L E, Oh, n ведущий$ Является ли спектральное сияние в частоте, отражаемое на этой поверхности;
$L E, Oh, n я$ Спектральное сияние, полученное этой поверхностью;
$L E, OH, λ ведущий$ Является ли спектральное сияние в длине волны, отражаемое этой поверхностью;
$L E, OH, λ я$ это спектральное сияние в длине волны, полученной этой поверхностью.

Опять же, можно также определить значение $I / F$ (см. Выше) для данной длины волны. ^{[ 3 ]}

Отражательная способность

Для однородных и полустоянных (см. Halfspace ) материалов отражательная способность-это то же самое, что и отражательная способность. Отражательная способность - это квадрат величины коэффициента отражения Френеля , ^{[ 4 ]} которое является соотношением отраженного к падающему электрическому полю ; ^{[ 5 ]} Таким образом, коэффициент отражения может быть выражен в виде сложного числа , как определено уравнениями Френеля для одного слоя, тогда как отражательная способность всегда является положительным реальным числом .

Для многослойных и конечных средств массовой информации, согласно CIE , ^{[ Цитация необходима ]} Отражательная способность отличается от отражения от того факта, что отражательная способность - это значение, которое применяется к толстым отражающим объектам. ^{[ 6 ]} Когда отражение происходит от тонких слоев материала, эффекты внутреннего отражения могут привести к изменению отражения с толщиной поверхности. Отражательная способность - это предельное значение отражательной способности, поскольку образец становится толстым; Это внутренняя отражательная способность поверхности, следовательно, независимо от других параметров, таких как отражательная способность задней поверхности. Другим способом интерпретировать это является то, что отражательностью является доля электромагнитной мощности, отраженной от конкретной выборки, в то время как отражательная способность является свойством самого материала, который будет измерен на идеальной машине, если материал заполняет половину всего пространства. ^{[ 7 ]}

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 зеркальных поверхностей, таких как стекло или полированный металл, отражательная способность почти нулевой при всех углах, за исключением соответствующего отраженного угла; Это тот же угол относительно нормы 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, отражательная способность равномерна; Излучение отражается во всех углах одинаково или почти равна. Такие поверхности говорят, что являются ламбертианскими .

Большинство практических объектов демонстрируют комбинацию диффузных и зеркальных отражающих свойств.

Отражательная способность воды

Отражение происходит, когда свет перемещается от среды с одним индексом преломления во вторую среду с другим показателем преломления.

Зеркальное отражение от водоема рассчитывается уравнениями Френеля . ^{[ 8 ]} Отражение Френеля является направленным и, следовательно, не вносит значительного вклад в альбедо , что в первую очередь диффундирует отражение.

Настоящая водная поверхность может быть волнистой. Отражательная способность, которая предполагает плоскую поверхность, данная уравнениями Френеля , может быть отрегулирована, чтобы учесть волнистость .

Эффективность решетки

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

Другие радиометрические коэффициенты

Радиометрические коэффициенты
v
Т
и
Количество		SI единицы	Примечания
Имя	Символ	SI единицы	Примечания
Полусферическая излучательная способность	$эн$	—	Сияющий выход поверхности , разделенная на черный тел при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная полусферическая излучательная способность	$ε эн$ $ε эн$	—	Спектральное выход поверхности , разделенное на черный тел при той же температуре, что и эта поверхность.
Направленная излучательная способность	$ε Эхо$	—	Сияние излучаемое поверхностью , , разделенная на то, что излучается черным телом при той же температуре, что и эта поверхность.
Спектральная направленная излучательная способность	$Эх, н$ $Эх, л$	—	Спектральное сияние излучаемое поверхностью , , разделенное на черное тело при той же температуре, что и эта поверхность.
Полусферическая поглощение	$А$	—	Сияющий поток поглощается поверхностью . , разделенной на эту поверхность Это не следует путать с « поглощением ».
Спектральное полусферическое поглощение	$A n$ $A А$	—	Спектральный поток поглощенный поверхностью , , разделенной на эту поверхность. Это не следует путать с « спектральной абсорбцией ».
Направленная поглощение	$A ω$	—	Сияние поглощается поверхностью . , разделенной на сияние, инцидентное на эту поверхность Это не следует путать с « поглощением ».
Спектральная направленная абсорбтивность	$А, н$ $A ω, λ$	—	Спектральное сияние, , разделенной поглощаемое поверхностью на спектральное сияние, инцидентное на эту поверхность. Это не следует путать с « спектральной абсорбцией ».
Гемисферическая отражательная способность	$Ведущий$	—	Сияющий поток отражается на поверхности , разделенной на эту поверхность.
Спектральное полусферическое отражение	$R Ведущий$ $R λ$	—	Спектральный поток отраженный поверхностью , , разделенной на эту поверхность.
Направленная отражательная способность	$R ω$	—	Сияние отражается на поверхности , разделенной на эту поверхность.
Спектральная направленная отражательная способность	$R oh, n$ $R oh, l$	—	Спектральное сияние , отражаемое на поверхности , разделенную на эту поверхность.
Гемисферическая коэффициент	$Т$	—	Сияющий поток передается поверхностью . , разделенной на эту поверхность
Спектральное полусферическое прохождение	$T ν$ $T λ$	—	Спектральный поток, , разделенной передаваемый поверхностью на эту поверхность.
Направленное коэффициент пропускания	$T OH$	—	Сияние передаваемое поверхностью , , разделенной на эту поверхность.
Спектральная направленная коэффициент пропускания	$T OH, N.$ $T OH, λ$	—	Спектральное излучение передаваемое поверхностью , , разделенное на эту поверхность.
Коэффициент полусферического затухания	$м$	м ⁻¹	Radiant Flux поглощается и рассеянный объемом на единицу длины, разделенный на тот , который получил этим объемом.
Коэффициент спектрального полусферического затухания	$μ м$ $μ м$	м ⁻¹	Спектральный сияющий поток поглощается и рассеянный объемом на единицу длины, разделенный на тот , который получен этим объемом.
Коэффициент ослабления направления	$μ МО$	м ⁻¹	Сияние поглощается и разбросано объемом на единицу длины, разделенное на то , что получили этим объемом.
Коэффициент ослабления спектрального направления	$MH, n$ $Мо, λ$	м ⁻¹	Спектральное излучение поглощается и рассеяно объемом на единицу длины, разделенное на тот , который получен этим объемом.

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} «Теплоизоляция - теплопередача путем излучения - физические величины и определения» . ISO 9288: 1989 . Каталог ISO . 1989 . Получено 2015-03-15 .
^ Куцци, Джеффри; Чемберс, Линдси; Хендрикс, Аманда (21 октября 2016 г.). "Грубые поверхности: темные вещи просто тень?" Полем ИКАРС . 289 : 281–294. doi : 10.1016/j.icarus.2016.10.018 . PMC 6839776 . PMID 31708591 .
^ См. Например PGJ Irwin; и др. (12 января 2022 г.). «Чудкий синий миры: целостная аэрозольная модель для Урана и Нептуна, включая темные пятна» . Журнал геофизических исследований: планеты . 127 (6): E2022JE007189. Arxiv : 2201.04516 . Bibcode : 2022jgre..12707189i . doi : 10.1029/2022je007189 . HDL : 1983/65EE78F0-1D28-4017-BBD9-1B49B24700D7 . PMC 9286428 . PMID 35865671 . S2CID 245877540 .
^ E. Hecht (2001). Оптика (4 -е изд.). Пирсон Образование. ISBN 0-8053-8566-5 .
^ Iupac , сборник химической терминологии , 2 -е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн -исправленная версия: (2006–) « отражательная способность ». doi : 10.1351/goldbook.r05235
^ «CIE International Lighting Orcabulary» . Архивировано с оригинала 2016-06-16 . Получено 2010-12-04 .
^ Палмер и Грант, искусство радиометрии
^ Ottaviani, M. and Stamnes, K. and Koskulics, J. and Eide, H. and Long, Sr and Su, W. и Wiscombe, W., 2008: « Световое отражение от водных волн: подходящая установка для поляриметрического исследования в контролируемых лабораторных условиях . Журнал атмосферных и океанических технологий, 25 (5) , 715--728.

Внешние ссылки

Отражательная способность металлов архивировала 2016-03-04 на машине Wayback .
Данные отражения .

[ISO_9288-1989-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} «Теплоизоляция - теплопередача путем излучения - физические величины и определения» . ISO 9288: 1989 . Каталог ISO . 1989 . Получено 2015-03-15 .

[2] Куцци, Джеффри; Чемберс, Линдси; Хендрикс, Аманда (21 октября 2016 г.). "Грубые поверхности: темные вещи просто тень?" Полем ИКАРС . 289 : 281–294. doi : 10.1016/j.icarus.2016.10.018 . PMC 6839776 . PMID 31708591 .

[3] См. Например PGJ Irwin; и др. (12 января 2022 г.). «Чудкий синий миры: целостная аэрозольная модель для Урана и Нептуна, включая темные пятна» . Журнал геофизических исследований: планеты . 127 (6): E2022JE007189. Arxiv : 2201.04516 . Bibcode : 2022jgre..12707189i . doi : 10.1029/2022je007189 . HDL : 1983/65EE78F0-1D28-4017-BBD9-1B49B24700D7 . PMC 9286428 . PMID 35865671 . S2CID 245877540 .

[4] E. Hecht (2001). Оптика (4 -е изд.). Пирсон Образование. ISBN 0-8053-8566-5 .

[GoldBook-5] Iupac , сборник химической терминологии , 2 -е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн -исправленная версия: (2006–) « отражательная способность ». doi : 10.1351/goldbook.r05235

[ILV-6] «CIE International Lighting Orcabulary» . Архивировано с оригинала 2016-06-16 . Получено 2010-12-04 .

[Grant-7] Палмер и Грант, искусство радиометрии

[Ottav-8] Ottaviani, M. and Stamnes, K. and Koskulics, J. and Eide, H. and Long, Sr and Su, W. и Wiscombe, W., 2008: « Световое отражение от водных волн: подходящая установка для поляриметрического исследования в контролируемых лабораторных условиях . Журнал атмосферных и океанических технологий, 25 (5) , 715--728.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]