Refletância - Reflectance
A refletância da superfície de um material é sua eficácia em refletir a energia radiante . É a fração da potência eletromagnética incidente que é refletida no limite. A refletância é um componente da resposta da estrutura eletrônica do material ao campo eletromagnético da luz e é, em geral, uma função da frequência ou comprimento de onda da luz, sua polarização e o ângulo de incidência . A dependência da refletância no comprimento de onda é chamada de espectro de refletância ou curva de refletância espectral .
Definições matemáticas
Refletância hemisférica
A refletância hemisférica de uma superfície, denotada R , é definida como
onde Φ e r é o fluxo radiante refletido por essa superfície e Φ e i é o fluxo radiante recebido por essa superfície.
Refletância hemisférica espectral
A refletância hemisférica espectral em frequência e a refletância hemisférica espectral no comprimento de onda de uma superfície, denotados R ν e R λ respectivamente, são definidos como
Onde
- Φ e, ν r é o fluxo espectral radiante em frequência refletido por aquela superfície;
- Φ e, ν i é o fluxo espectral radiante em freqüência recebido por aquela superfície;
- Φ e, λ r é o fluxo espectral radiante em comprimento de onda refletido por aquela superfície;
- Φ e, λ i é o fluxo espectral radiante em comprimento de onda recebido por aquela superfície.
Refletância direcional
A refletância direcional de uma superfície, denotada R Ω , é definida como
Onde
- L e, Ω r é a radiância refletida por essa superfície;
- L e, Ω i é o brilho recebido por aquela superfície.
Refletância direcional espectral
A refletância direcional espectral na frequência e a refletância direcional espectral no comprimento de onda de uma superfície, denotada R Ω, ν e R Ω, λ respectivamente, são definidas como
Onde
- L e, Ω, ν r é a radiância espectral em frequência refletida por aquela superfície;
- L e, Ω, ν i é a radiância espectral recebida por aquela superfície;
- L e, Ω, λ r é a radiância espectral em comprimento de onda refletida por aquela superfície;
- L e, Ω, λ i é a radiância espectral em comprimento de onda recebida por aquela superfície.
Reflexividade
Para materiais homogêneos e semi-infinitos (veja meio- espaço ), refletividade é o mesmo que refletância. A refletividade é o quadrado da magnitude do coeficiente de reflexão de Fresnel , que é a razão entre o campo elétrico refletido e o incidente ; como tal, o coeficiente de reflexão pode ser expresso como um número complexo conforme determinado pelas equações de Fresnel para uma única camada, enquanto a refletância é sempre um número real positivo .
Para meios em camadas e finitos, de acordo com o CIE , a refletividade se distingue da refletância pelo fato de que a refletividade é um valor que se aplica a objetos refletivos espessos . Quando a reflexão ocorre a partir de camadas finas de material, os efeitos da reflexão interna podem fazer com que a refletância varie com a espessura da superfície. A refletividade é o valor limite de refletância conforme a amostra se torna espessa; é a refletância intrínseca da superfície, portanto, independentemente de outros parâmetros, como a refletância da superfície traseira. Outra forma de interpretar isso é que a refletância é a fração da potência eletromagnética refletida de uma amostra específica, enquanto a refletividade é uma propriedade do próprio material, que seria medida em uma máquina perfeita se o material ocupasse metade de todo o espaço.
Tipo de superfície
Dado que a refletância é uma propriedade direcional, a maioria das superfícies pode ser dividida entre aquelas que fornecem reflexão especular e aquelas que fornecem reflexão difusa .
Para superfícies especulares, como vidro ou metal polido, a refletância é quase zero em todos os ângulos, exceto no ângulo refletido apropriado; esse é o mesmo ângulo em relação à normal da superfície no plano de incidência , mas no lado oposto. Quando a radiação é incidente normal à superfície, ela é refletida de volta na mesma direção.
Para superfícies difusas, como tinta branca fosca, a refletância é uniforme; a radiação é refletida em todos os ângulos igualmente ou quase igualmente. Essas superfícies são chamadas lambertianas .
A maioria dos objetos práticos exibe uma combinação de propriedades reflexivas difusas e especulares.
Refletância de água
A reflexão ocorre quando a luz se move de um meio com um índice de refração para um segundo meio com um índice de refração diferente.
A reflexão especular de um corpo d'água é calculada pelas equações de Fresnel . A reflexão de Fresnel é direcional e, portanto, não contribui significativamente para o albedo, que principalmente difunde a reflexão.
Uma superfície de água real pode ser ondulada. A refletância, que assume uma superfície plana conforme dada pelas equações de Fresnel , pode ser ajustada para levar em conta a ondulação .
Eficiência de grade
A generalização da refletância para uma rede de difração , que dispersa a luz por comprimento de onda , é chamada de eficiência de difração .
Unidades de radiometria no Sistema Internacional de Unidades
Quantidade | Unidade | Dimensão | Notas | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nome | Símbolo | Nome | Símbolo | Símbolo | ||||
Energia radiante | Q e | joule | J | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Energia da radiação eletromagnética. | |||
Densidade de energia radiante | w e | joule por metro cúbico | J / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | Energia radiante por unidade de volume. | |||
Fluxo radiante | Φ e | watt | W = J / s | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Energia radiante emitida, refletida, transmitida ou recebida, por unidade de tempo. Isso às vezes também é chamado de "poder radiante". | |||
Fluxo espectral | Φ e, ν | watt por hertz | W / Hz | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Fluxo radiante por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅nm −1 . | |||
Φ e, λ | watt por metro | W / m | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Intensidade radiante | I e, Ω | watt por steradian | W / sr | M ⋅ L 2 ⋅ T −3 | Fluxo radiante emitido, refletido, transmitido ou recebido, por unidade de ângulo sólido. Esta é uma quantidade direcional . | |||
Intensidade espectral | I e, Ω, ν | watt por steradian por hertz | W⋅sr −1 ⋅Hz −1 | M ⋅ L 2 ⋅ T −2 | Intensidade radiante por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅sr −1 ⋅nm −1 . Esta é uma quantidade direcional . | |||
I e, Ω, λ | watt por steradian por metro | W⋅sr −1 ⋅m −1 | M ⋅ L ⋅ T −3 | |||||
Radiance | L e, Ω | watt por steradian por metro quadrado | W⋅sr −1 ⋅m −2 | M ⋅ T −3 | Fluxo radiante emitido, refletido, transmitido ou recebido por uma superfície , por unidade de ângulo sólido por unidade de área projetada. Esta é uma quantidade direcional . Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade". | |||
Radiância espectral | L e, Ω, ν | watt por steradian por metro quadrado por hertz | W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Radiância de uma superfície por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1 . Esta é uma quantidade direcional . Isso às vezes também é confundidamente chamado de "intensidade espectral". | |||
L e, Ω, λ | watt por steradian por metro quadrado, por metro | W⋅sr −1 ⋅m −3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Densidade de fluxo de irradiância |
E e | watt por metro quadrado | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Fluxo radiante recebido por uma superfície por unidade de área. Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade". | |||
Irradiância espectral Densidade de fluxo espectral |
E e, ν | watt por metro quadrado por hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Irradiância de uma superfície por unidade de frequência ou comprimento de onda. Isso às vezes também é confundidamente chamado de "intensidade espectral". Unidades não SI de densidade de fluxo espectral incluem jansky (1 Jy = 10 −26 W⋅m −2 ⋅Hz −1 ) e unidade de fluxo solar (1 sfu = 10 −22 W⋅m −2 ⋅Hz −1 = 10 4 Jy). | |||
E e, λ | watt por metro quadrado, por metro | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Radiosidade | J e | watt por metro quadrado | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Fluxo radiante saindo (emitido, refletido e transmitido por) uma superfície por unidade de área. Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade". | |||
Radiosidade espectral | J e, ν | watt por metro quadrado por hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Radiosidade de uma superfície por unidade de frequência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅m −2 ⋅nm −1 . Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade espectral". | |||
J e, λ | watt por metro quadrado, por metro | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Saída radiante | M e | watt por metro quadrado | W / m 2 | M ⋅ T −3 | Fluxo radiante emitido por uma superfície por unidade de área. Este é o componente emitido da radiosidade. "Emitância radiante" é um termo antigo para essa quantidade. Às vezes, isso também é confundidamente chamado de "intensidade". | |||
Saída espectral | M e, ν | watt por metro quadrado por hertz | W⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −2 | Saída radiante de uma superfície por unidade de freqüência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em W⋅m −2 ⋅nm −1 . "Emitância espectral" é um termo antigo para essa quantidade. Isso às vezes também é confundidamente chamado de "intensidade espectral". | |||
M e, λ | watt por metro quadrado, por metro | W / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −3 | |||||
Exposição radiante | H e | joule por metro quadrado | J / m 2 | M ⋅ T −2 | Energia radiante recebida por uma superfície por unidade de área, ou equivalentemente irradiância de uma superfície integrada ao longo do tempo de irradiação. Isso às vezes também é chamado de "fluência radiante". | |||
Exposição espectral | H e, ν | joule por metro quadrado por hertz | J⋅m −2 ⋅Hz −1 | M ⋅ T −1 | Exposição radiante de uma superfície por unidade de freqüência ou comprimento de onda. O último é comumente medido em J⋅m −2 ⋅nm −1 . Isso às vezes também é chamado de "fluência espectral". | |||
H e, λ | joule por metro quadrado, por metro | J / m 3 | M ⋅ L −1 ⋅ T −2 | |||||
Emissividade hemisférica | ε | N / D | 1 | Saída radiante de uma superfície , dividida pela de um corpo negro na mesma temperatura dessa superfície. | ||||
Emissividade hemisférica espectral |
ε ν ou ε λ |
N / D | 1 | Saída espectral de uma superfície , dividida pela de um corpo negro na mesma temperatura daquela superfície. | ||||
Emissividade direcional | ε Ω | N / D | 1 | Radiância emitida por uma superfície , dividida pela emitida por um corpo negro na mesma temperatura daquela superfície. | ||||
Emissividade direcional espectral |
ε Ω, ν ou ε Ω, λ |
N / D | 1 | Radiância espectral emitida por uma superfície , dividida pela de um corpo negro na mesma temperatura daquela superfície. | ||||
Absorção hemisférica | UMA | N / D | 1 | Fluxo radiante absorvido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância ". | ||||
Absortância hemisférica espectral |
A ν ou A λ |
N / D | 1 | Fluxo espectral absorvido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância espectral ". | ||||
Absorção direcional | A Ω | N / D | 1 | Radiância absorvida por uma superfície , dividida pela radiância incidente sobre essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância ". | ||||
Absorção direcional espectral |
A Ω, ν ou A Ω, λ |
N / D | 1 | Radiância espectral absorvida por uma superfície , dividida pela radiância espectral incidente sobre essa superfície. Isso não deve ser confundido com " absorbância espectral ". | ||||
Refletância hemisférica | R | N / D | 1 | Fluxo radiante refletido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. | ||||
Refletância hemisférica espectral |
R ν ou R λ |
N / D | 1 | Fluxo espectral refletido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. | ||||
Refletância direcional | R Ω | N / D | 1 | Radiância refletida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície. | ||||
Refletância direcional espectral |
R Ω, ν ou R Ω, λ |
N / D | 1 | Radiância espectral refletida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície. | ||||
Transmitância hemisférica | T | N / D | 1 | Fluxo radiante transmitido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. | ||||
Transmitância hemisférica espectral |
T ν ou T λ |
N / D | 1 | Fluxo espectral transmitido por uma superfície , dividido pelo recebido por essa superfície. | ||||
Transmitância direcional | T Ω | N / D | 1 | Radiância transmitida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície. | ||||
Transmitância direcional espectral |
T Ω, ν ou T Ω, λ |
N / D | 1 | Radiância espectral transmitida por uma superfície , dividida por aquela recebida por aquela superfície. | ||||
Coeficiente de atenuação hemisférica | µ | medidor recíproco | m -1 | L -1 | Fluxo radiante absorvido e espalhado por um volume por unidade de comprimento, dividido pelo recebido por esse volume. | |||
Coeficiente de atenuação hemisférica espectral |
μ ν ou μ λ |
medidor recíproco | m -1 | L -1 | Fluxo radiante espectral absorvido e espalhado por um volume por unidade de comprimento, dividido pelo recebido por esse volume. | |||
Coeficiente de atenuação direcional | μ Ω | medidor recíproco | m -1 | L -1 | O brilho absorvido e espalhado por um volume por unidade de comprimento, dividido pelo recebido por esse volume. | |||
Coeficiente de atenuação direcional espectral |
μ Ω, ν ou μ Ω, λ |
medidor recíproco | m -1 | L -1 | A radiância espectral absorvida e espalhada por um volume por unidade de comprimento, dividido pela recebida por esse volume. | |||
Veja também: SI · Radiometria · Fotometria |
Veja também
- Função de distribuição de refletância bidirecional
- Colorimetria
- Emissividade
- Lei do cosseno de Lambert
- Transmitância
- Caminho do sol
- Valor de refletância de luz
- Albedo