Reflectancia

La reflectancia de la superficie de un material es su eficacia para reflejar la energía radiante . Es la fracción de la potencia electromagnética incidente que se refleja en el límite. La reflectancia es un componente de la respuesta de la estructura electrónica del material al campo electromagnético de la luz y, en general, es una función de la frecuencia o longitud de onda de la luz, su polarización y el ángulo de incidencia . La dependencia de la reflectancia con respecto a la longitud de onda se denomina espectro de reflectancia o curva de reflectancia espectral .

La reflectancia hemisférica de una superficie, denotada R , se define como ^[1] donde Φ _e ^r es el flujo radiante reflejado por esa superficie y Φ _e ⁱ es el flujo radiante recibido por esa superficie.$${\displaystyle R={\frac {\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {i} }}}, }$$

La reflectancia hemisférica espectral en frecuencia y la reflectancia hemisférica espectral en longitud de onda de una superficie, denotadas R _ν y R _λ respectivamente, se definen como ^[1] donde$${\displaystyle R_{\nu }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^ {\mathrm {i} }}},}$$$${\displaystyle R_{\lambda }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^ {\mathrm {i} }}},}$$

• Φ _{e, ν} ^r es el flujo radiante espectral en frecuencia reflejado por esa superficie;
• Φ _{e, ν} ⁱ es el flujo radiante espectral en frecuencia recibido por esa superficie;
• Φ _{e, λ} ^r es el flujo radiante espectral en longitud de onda reflejado por esa superficie;
• Φ _{e, λ} ⁱ es el flujo radiante espectral en longitud de onda recibido por esa superficie.

La reflectancia direccional de una superficie, denotada R _Ω , se define como ^[1] donde$${\displaystyle R_{\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm { i} }}},}$$

• L _e,Ω ^r es la radiancia reflejada por esa superficie;
• L _e,Ω ⁱ es la radiancia recibida por esa superficie.

Esto depende tanto de la dirección reflejada como de la dirección entrante. En otras palabras, tiene un valor para cada combinación de direcciones entrantes y salientes. Está relacionado con la función de distribución de reflectancia bidireccional y su límite superior es 1. Otra medida de reflectancia, que depende solo de la dirección saliente, es I / F , donde I es la radiancia reflejada en una dirección dada y F es la radiancia entrante promediada en todas las direcciones, en otras palabras, el flujo total de radiación que golpea la superficie por unidad de área, dividido por π. ^[2] Esto puede ser mayor que 1 para una superficie brillante iluminada por una fuente como el sol, con la reflectancia medida en la dirección de máxima radiancia (ver también efecto Seeliger ).

La reflectancia direccional espectral en frecuencia y la reflectancia direccional espectral en longitud de onda de una superficie, denotadas R _{Ω, ​​ν} y R _{Ω, ​​λ} respectivamente, se definen como ^[1] donde$${\displaystyle R_{\Omega ,\nu }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {i} }}},}$$$${\displaystyle R_{\Omega ,\lambda }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},}$$

• L _{e,Ω, ν} ^r es la radiancia espectral en frecuencia reflejada por esa superficie;
• L _{e,Ω, ν} ⁱ es la radiancia espectral recibida por esa superficie;
• L _{e,Ω, λ} ^r es la radiancia espectral en longitud de onda reflejada por esa superficie;
• L _{e,Ω, λ} ⁱ es la radiancia espectral en longitud de onda recibida por esa superficie.

Nuevamente, también se puede definir un valor de I / F (ver arriba) para una longitud de onda dada. ^[3]

Para materiales homogéneos y semi-infinitos (ver semiespacio ), la reflectividad es lo mismo que la reflectancia. La reflectividad es el cuadrado de la magnitud del coeficiente de reflexión de Fresnel , ^[4] que es la relación entre el campo eléctrico reflejado y el campo eléctrico incidente ; ^[5] como tal, el coeficiente de reflexión se puede expresar como un número complejo según lo determinado por las ecuaciones de Fresnel para una sola capa, mientras que la reflectancia es siempre un número real positivo .

En el caso de medios finitos y estratificados, según la CIE , ^{[ cita requerida ]} la reflectividad se distingue de la reflectancia por el hecho de que la reflectancia es un valor que se aplica a objetos reflectantes gruesos . ^[6] Cuando la reflexión se produce a partir de capas delgadas de material, los efectos de reflexión interna pueden hacer que la reflectancia varíe con el espesor de la superficie. La reflectividad es el valor límite de la reflectancia a medida que la muestra se vuelve más gruesa; es la reflectancia intrínseca de la superficie, por lo tanto, independientemente de otros parámetros como la reflectancia de la superficie trasera. Otra forma de interpretar esto es que la reflectancia es la fracción de potencia electromagnética reflejada desde una muestra específica, mientras que la reflectividad es una propiedad del material en sí, que se mediría en una máquina perfecta si el material llenara la mitad de todo el espacio. ^[7]

Dado que la reflectancia es una propiedad direccional, la mayoría de las superficies se pueden dividir en aquellas que dan reflexión especular y aquellas que dan reflexión difusa .

En el caso de superficies especulares, como el vidrio o el metal pulido, la reflectancia es casi nula en todos los ángulos, excepto en el ángulo reflejado apropiado; es decir, el mismo ángulo con respecto a la normal de la superficie en el plano de incidencia , pero en el lado opuesto. Cuando la radiación incide de forma normal a la superficie, se refleja de nuevo en la misma dirección.

En el caso de superficies difusas, como la pintura blanca mate, la reflectancia es uniforme; la radiación se refleja en todos los ángulos de manera igual o casi igual. Se dice que estas superficies son lambertianas .

La mayoría de los objetos prácticos exhiben una combinación de propiedades reflectantes difusas y especulares.

La reflexión se produce cuando la luz pasa de un medio con un índice de refracción a un segundo medio con un índice de refracción diferente.

La reflexión especular de un cuerpo de agua se calcula mediante las ecuaciones de Fresnel . ^[8] La reflexión de Fresnel es direccional y, por lo tanto, no contribuye significativamente al albedo , que principalmente difunde la reflexión.

Una superficie de agua real puede ser ondulada. La reflectancia, que supone una superficie plana como la que proporcionan las ecuaciones de Fresnel , se puede ajustar para tener en cuenta la ondulación .

La generalización de la reflectancia a una rejilla de difracción , que dispersa la luz por longitud de onda , se denomina eficiencia de difracción .

• Función de distribución de reflectancia bidireccional
• Colorimetría
• Emisividad
• Ley del coseno de Lambert
• Transmitancia
• Camino del sol
• Valor de reflectancia de la luz
• Albedo
• Efecto de la radiación de reposo
• Relación Lyddane-Sachs-Teller

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• Reflectividad de los metales Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine .
• Datos de reflectancia.