Reflexionsvermögen
Das Reflexionsvermögen der Oberfläche von a Material ist seine Wirksamkeit in nachdenken Strahlungsenergie. Es ist der Anteil der einfallenden elektromagnetischen Leistung, die sich an der Grenze widerspiegelt. Reflexionsvermögen ist ein Bestandteil der Reaktion der elektronische Struktur des Materials zum elektromagnetischen Lichtfeld und ist im Allgemeinen eine Funktion der Frequenz, oder Wellenlänge, des Lichts, seiner Polarisierung und der Inzidenzwinkel. Die Abhängigkeit des Reflexionsvermögens von der Wellenlänge wird a genannt Reflexionsspektrum oder Spektralreflexionskurve.
Mathematische Definitionen
Hemisphärenreflektion
Das Hemisphärenreflektion von einer Oberfläche, bezeichnet R, ist definiert als[1]
Spektrales hemisphärisches Reflexionsvermögen
Das spektrales hemisphärisches Reflexionsvermögen bei Frequenz und spektrales hemisphärisches Reflexionsvermögen in der Wellenlänge von einer Oberfläche, bezeichnet Rν und Rλ sind jeweils definiert als[1]
- Φeνr ist der Spektraler Strahlungsfluss in der Frequenz reflektiert von dieser Oberfläche;
- Φeνi ist der spektrale Strahlungsfluss der Frequenz, der von dieser Oberfläche empfangen wird;
- Φeλr ist der Spektraler Strahlungsfluss in der Wellenlänge reflektiert von dieser Oberfläche;
- Φeλi ist der spektrale Strahlungsfluss in der Wellenlänge, die von dieser Oberfläche empfangen wird.
Richtungsreflexion
Das Richtungsreflexion von einer Oberfläche, bezeichnet RΩ, ist definiert als[1]
- Le, ωr ist der Glanz reflektiert von dieser Oberfläche;
- Le, ωi ist die Strahlung, die diese Oberfläche erhalten hat.
Dies hängt sowohl von der reflektierten Richtung als auch von der eingehenden Richtung ab. Mit anderen Worten, es hat einen Wert für jede Kombination eingehender und ausgehender Richtungen. Es hängt mit dem zusammen Bidirektionale Reflexionsverteilungsfunktion und seine Obergrenze ist 1. ein weiteres Maß für die Reflexionsvermögen, je nach ausgehender Richtung, ist I/F, wo I ist die Ausstrahlung in einer bestimmten Richtung reflektiert und F ist die eingehende Strahlung gemittelt in allen Richtungen, dh der Gesamtstrahl der Strahlung, der auf die Oberfläche pro Fläche der Einheit getroffen wird, geteilt durch π.[2] Dies kann größer als 1 für eine glänzende Oberfläche sein, die von einer Quelle wie der Sonne beleuchtet wird, wobei das Reflexionsvermögen in Richtung maximaler Ausstrahlung gemessen wird (siehe auch Seeligereffekt).
Spektraler Richtungsreflexion
Das Spektraler Richtungsreflexion in der Frequenz und spektrales Richtungsreflexion in der Wellenlänge von einer Oberfläche, bezeichnet RΩ,ν und RΩ,λ sind jeweils definiert als[1]
- Le, ω,νr ist der Spektralstrahlung in der Frequenz reflektiert von dieser Oberfläche;
- Le, ω,νi ist die spektrale Strahlung, die von dieser Oberfläche empfangen wird;
- Le, ω,λr ist der Spektralstrahlung in der Wellenlänge reflektiert von dieser Oberfläche;
- Le, ω,λi ist die spektrale Strahlung in der Wellenlänge, die von dieser Oberfläche empfangen wird.
Auch hier kann man auch einen Wert von definieren I/F (siehe oben) Für eine bestimmte Wellenlänge.[3]
Reflexionsvermögen

Für homogene und halbgebundene (siehe halber Platz) Materialien, Reflexionsvermögen entspricht dem Reflexionsvermögen. Reflexionsvermögen ist das Quadrat der Größe der Fresnel -Reflexionskoeffizient,[4] Welches ist das Verhältnis des reflektierten Vorfalls elektrisches Feld;[5] Als solcher kann der Reflexionskoeffizient als ausgedrückt werden komplexe Zahl wie durch die bestimmt durch die Fresnel -Gleichungen Für eine einzige Schicht ist das Reflexionsvermögen immer positiv reelle Zahl.
Für geschichtete und endliche Medien nach dem CieReflexionsvermögen unterscheidet sich von Reflexionsvermögen durch die Tatsache, dass Reflexionsvermögen ein Wert ist, der für dick Gegenstände reflektieren.[6] Wenn die Reflexion aus dünnen Materialschichten auftritt, können interne Reflexionseffekte dazu führen, dass das Reflexionsvermögen mit der Oberflächendicke variiert. Reflexionsvermögen ist der Grenzwert des Reflexionsvermögens, wenn die Probe dick wird. Es ist das intrinsische Reflexionsvermögen der Oberfläche, unabhängig von anderen Parametern wie dem Reflexionsvermögen der hinteren Oberfläche. Eine andere Möglichkeit, dies zu interpretieren, ist, dass das Reflexionsvermögen der Teil der elektromagnetischen Leistung ist, die sich aus einer bestimmten Probe widerspiegelt, während Reflexionsvermögen eine Eigenschaft des Materials selbst ist, das an einer perfekten Maschine gemessen würde, wenn das Material die Hälfte des gesamten Raums füllte.[7]
Oberflächentyp
Angesichts der Tatsache, dass Reflexion eine Richtungseigenschaft ist, können die meisten Oberflächen in diejenigen unterteilt werden, die geben Spiegelreflexion und diejenigen, die geben diffuse Reflexion.
Bei spiegelenden Oberflächen wie Glas oder poliertem Metall ist das Reflexionsvermögen in allen Winkeln fast Null, außer im entsprechenden reflektierten Winkel; Das ist der gleiche Winkel in Bezug auf die Oberfläche normal in der Inzidenzebene, aber auf der gegnerischen Seite. Wenn die Strahlung normal an die Oberfläche ist, wird sie wieder in die gleiche Richtung reflektiert.
Für diffuse Oberflächen wie matte weiße Farbe ist Reflexionsvermögen einheitlich; Strahlung spiegelt sich in allen Winkeln gleich oder nahezu gleichmäßig wider. Solche Oberflächen sollen sein Lambertisch.
Die meisten praktischen Objekte weisen eine Kombination aus diffusen und spiegelenden reflektierenden Eigenschaften auf.
Wasserreflexionsvermögen

Reflexion tritt auf, wenn sich das Licht von einem Medium mit einem bewegt Brechungsindex in ein zweites Medium mit einem anderen Brechungsindex.
Die spiegelende Reflexion aus einem Gewässer wird durch die berechnet Fresnel -Gleichungen.[8] Die Fresnel -Reflexion ist richtungsfähig und trägt daher nicht wesentlich dazu bei Albedo die hauptsächlich die Reflexion diffundiert.
Eine echte Wasseroberfläche kann wellig sein. Reflexionsvermögen, das eine flache Oberfläche annimmt, wie es durch die angegeben ist Fresnel -Gleichungen, kann angepasst werden, um zu berücksichtigen Welligkeit.
Gittereffizienz
Die Verallgemeinerung des Reflexionsvermögens auf a Beugungsgitter, was Licht durch verteilt Wellenlänge, wird genannt Beugungseffizienz.
Radiometrieeinheiten im internationalen Einheitensystem
Menge | Einheit | Abmessungen | Anmerkungen | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Name | Symbol[NB 1] | Name | Symbol | Symbol | ||||
Strahlungsenergie | Qe[NB 2] | Joule | J | M⋅L2⋅T–2 | Energie der elektromagnetischen Strahlung. | |||
Strahlende Energiedichte | we | Joule pro Kubikmesser | J/m3 | M⋅L–1⋅T–2 | Strahlungsenergie pro Volumeneinheit. | |||
Strahlungsfluss | Φe[NB 2] | Watt | W = J/s | M⋅L2⋅T–3 | Strahlungsenergie emittiert, reflektiert, übertragen oder empfangen, pro Zeiteinheit. Dies wird manchmal auch als "strahlende Kraft" bezeichnet und aufgerufen Helligkeit in Astronomie. | |||
Spektralfluss | ΦE, ν[NB 3] | Watt per Hertz | W/Hz | M⋅L2⋅T–2 | Strahlungsfluss pro Einheitsfrequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wúnm gemessen–1. | |||
ΦE, λ[NB 4] | Watt pro Meter | W/m | M⋅L⋅T–3 | |||||
Strahlende Intensität | Ie, ω[NB 5] | Watt per Steradier | W/sr | M⋅L2⋅T–3 | Strahlungsfluss emittiert, reflektiert, übertragen oder empfangen, pro Feststoffwinkel. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl. | |||
Spektralintensität | Ie, ω, ν[NB 3] | Watt pro Steradian pro Hertz | Wúsr–1≤ Hz–1 | M⋅L2⋅T–2 | Strahlungsintensität pro Frequenz oder Wellenlänge der Einheit. Letzteres wird üblicherweise in Wúsr gemessen–1≤ nm–1. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl. | |||
Ie, ω, λ[NB 4] | Watt pro Steradian pro Meter | Wúsr–1· M–1 | M⋅L⋅T–3 | |||||
Glanz | Le, ω[NB 5] | Watt pro Steradian pro Quadratmeter | Wúsr–1· M–2 | M⋅T–3 | Strahlungsfluss emittiert, reflektiert, übertragen oder empfangen von a auftauchen, pro Einheit fester Winkel pro Einheit projizierter Bereich. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spektralstrahlung | Le, ω, ν[NB 3] | Watt pro Steradian pro Quadratmeter pro Hertz | Wúsr–1· M–2≤ Hz–1 | M⋅T–2 | Ausstrahlung von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wúsr gemessen–1· M–2≤ nm–1. Das ist ein RICHTIONAL Anzahl. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet. | |||
Le, ω, λ[NB 4] | Watt pro Steradian pro Quadratmeter pro Meter | Wúsr–1· M–3 | M⋅L–1⋅T–3 | |||||
Bestrahlung Flussdichte | Ee[NB 2] | Watt pro Quadratmeter | W/m2 | M⋅T–3 | Strahlungsfluss erhalten durch eine auftauchen pro Flächeneinheit. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spectral -Bestrahlung Spectral flux density | EE, ν[NB 3] | Watt pro Quadratmeter pro Hertz | Woge–2≤ Hz–1 | M⋅T–2 | Bestrahlungsstärke von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet. Nicht-Si-Einheiten der spektralen Flussdichte umfassen Jansky (1 jy = 10–26Woge–2≤ Hz–1) und Solarflusseinheit (1 sfu = 10–22Woge–2≤ Hz–1 = 104Jy). | |||
EE, λ[NB 4] | Watt pro Quadratmeter pro Meter | W/m3 | M⋅L–1⋅T–3 | |||||
Radiosität | Je[NB 2] | Watt pro Quadratmeter | W/m2 | M⋅T–3 | Strahlungsfluss Verlassen (emittiert, reflektiert und übertragen von) a auftauchen pro Flächeneinheit. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spektrale Radiosität | JE, ν[NB 3] | Watt pro Quadratmeter pro Hertz | Woge–2≤ Hz–1 | M⋅T–2 | Radiosität von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wëm gemessen–2≤ nm–1. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet. | |||
JE, λ[NB 4] | Watt pro Quadratmeter pro Meter | W/m3 | M⋅L–1⋅T–3 | |||||
Strahlende Ausstieg | Me[NB 2] | Watt pro Quadratmeter | W/m2 | M⋅T–3 | Strahlungsfluss ausgesendet durch eine auftauchen pro Flächeneinheit. Dies ist die emittierte Komponente der Radiosität. "Radiantemittanz" ist ein alter Begriff für diese Menge. Dies wird manchmal auch verwirrend als "Intensität" bezeichnet. | |||
Spektralausgang | ME, ν[NB 3] | Watt pro Quadratmeter pro Hertz | Woge–2≤ Hz–1 | M⋅T–2 | Strahlende Ausfahrt von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in Wëm gemessen–2≤ nm–1. "Spectral Emittance" ist ein alter Begriff für diese Menge. Dies wird manchmal auch verwirrend als "spektrale Intensität" bezeichnet. | |||
ME, λ[NB 4] | Watt pro Quadratmeter pro Meter | W/m3 | M⋅L–1⋅T–3 | |||||
Strahlungsbelastung | He | Joule pro Quadratmeter | J/m2 | M⋅T–2 | Strahlende Energie von a erhalten auftauchen pro Flächeneinheit oder gleichwertig Bestrahlung von a auftauchen integriert über die Zeit der Bestrahlung. Dies wird manchmal auch als "strahlende Fluenz" bezeichnet. | |||
Spektralbelastung | HE, ν[NB 3] | Joule pro Quadratmeter pro Hertz | J · m–2≤ Hz–1 | M⋅T–1 | Strahlende Belichtung von a auftauchen pro Einheit Frequenz oder Wellenlänge. Letzteres wird üblicherweise in j�m gemessen–2≤ nm–1. Dies wird manchmal auch als "spektraler Fluenz" bezeichnet. | |||
HE, λ[NB 4] | Joule pro Quadratmeter pro Meter | J/m3 | M⋅L–1⋅T–2 | |||||
Hemisphärenemissionen | ε | - | 1 | Strahlende Ausfahrt von a auftauchen, geteilt durch die von a Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche. | ||||
Spektraler hemisphärischer Emissionsvermögen | εν oder ελ | - | 1 | Spektraler Ausgang von a auftauchen, geteilt durch die von a Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche. | ||||
Richtungsemissionen | εΩ | - | 1 | Glanz ausgesendet durch eine auftauchen, geteilt durch das von a emittiert Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche. | ||||
Spektraler Richtungsemissionen | εΩ, ν oder εΩ, λ | - | 1 | Spektralstrahlung ausgesendet durch eine auftauchen, geteilt durch die von a Schwarzer Körper bei der gleichen Temperatur wie diese Oberfläche. | ||||
Hemisphärische Absorption | A | - | 1 | Strahlungsfluss absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. Dies sollte nicht verwechselt werden "Absorption". | ||||
Spektrale hemisphärische Absorption | Aν oder Aλ | - | 1 | Spektralfluss absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. Dies sollte nicht verwechselt werden "Spektralabsorption". | ||||
Richtungsabsorption | AΩ | - | 1 | Glanz absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch den Strahlungsfall auf diese Oberfläche. Dies sollte nicht verwechselt werden "Absorption". | ||||
Spektrale Richtungsabsorption | AΩ, ν oder AΩ, λ | - | 1 | Spektralstrahlung absorbiert durch eine auftauchen, geteilt durch die spektrale Strahlung, die auf diese Oberfläche fällt. Dies sollte nicht verwechselt werden "Spektralabsorption". | ||||
Hemisphärenreflektion | R | - | 1 | Strahlungsfluss reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Spektrales hemisphärisches Reflexionsvermögen | Rν oder Rλ | - | 1 | Spektralfluss reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Richtungsreflexion | RΩ | - | 1 | Glanz reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Spektraler Richtungsreflexion | RΩ, ν oder RΩ, λ | - | 1 | Spektralstrahlung reflektiert durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Halbkugelförmige Transmission | T | - | 1 | Strahlungsfluss übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Spektrale hemisphärische Sendung | Tν oder Tλ | - | 1 | Spektralfluss übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Richtungsübertragung | TΩ | - | 1 | Glanz übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Spektrale Richtungsübertragung | TΩ, ν oder TΩ, λ | - | 1 | Spektralstrahlung übertragen durch eine auftauchen, geteilt durch diese von dieser Oberfläche erhalten. | ||||
Hemisphären -Dämpfungskoeffizient | μ | gegenseitiger Messgerät | m–1 | L–1 | Strahlungsfluss absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde. | |||
Spektraler hemisphärischer Dämpfungskoeffizient | μν oder μλ | gegenseitiger Messgerät | m–1 | L–1 | Spektraler Strahlungsfluss absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde. | |||
Richtungskoeffizient | μΩ | gegenseitiger Messgerät | m–1 | L–1 | Glanz absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde. | |||
Spektraltreue -Dämpfungskoeffizient | μΩ, ν oder μΩ, λ | gegenseitiger Messgerät | m–1 | L–1 | Spektralstrahlung absorbiert und verstreut durch eine Volumen pro Länge der Einheit, geteilt durch diese, die durch diesen Band erhalten wurde. | |||
Siehe auch: Si · Radiometrie · Photometrie |
- ^ Standardsorganisationen empfehlen diese radiometrische Mengen sollte mit Suffix "e" (für "energetisch" bezeichnet werden, um Verwirrung mit photometrischem oder zu vermeiden Photon Mengen.
- ^ a b c d e Alternative Symbole manchmal gesehen: W oder E für strahlende Energie, P oder F Für Strahlungsfluss, I Für Bestrahlung, W Für strahlende Ausstieg.
- ^ a b c d e f g Spektralmengen pro Einheit angegeben Frequenz werden mit Suffix bezeichnet "ν"(Griechisch) - nicht verwechselt mit Suffix" V "(für" visuell "), die eine photometrische Menge anzeigen.
- ^ a b c d e f g Spektralmengen pro Einheit angegeben Wellenlänge werden mit Suffix bezeichnet "λ"(Griechisch).
- ^ a b Richtungsmengen werden mit Suffix bezeichnet. "Ω"(Griechisch).
Siehe auch
- Bidirektionale Reflexionsverteilungsfunktion
- Colorimetrie
- Emissionsvermögen
- Lamberts Cosinus Law
- Durchlässigkeit
- Sonnenweg
- Lichtreflexionswert
- Albedo
Verweise
- ^ a b c d "Wärmeisolierung - Wärmeübertragung durch Strahlung - physikalische Mengen und Definitionen". ISO 9288: 1989. ISO Katalog. 1989. Abgerufen 2015-03-15.
- ^ Jeffrey Cuzzi, Lindsey Chambers und Amanda Hendrix (21. Oktober 2016). "Raue Oberflächen: Ist das dunkle Zeug nur Schatten?". Icarus. 289: 281–294. doi:10.1016/j.icarus.2016.10.018. PMC 6839776. PMID 31708591.
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: Cs1 montiert: Mehrfachnamen: Autorenliste (Link) - ^ Siehe zum Beispiel P.G.J Irwin; et al. (12. Januar 2022). "Dunstige blaue Welten: Ein ganzheitliches Aerosolmodell für Uranus und Neptun, einschließlich dunkler Flecken" (PDF). Journal of Geophysical Research: Planeten. 127 (6). Arxiv:2201.04516. Bibcode:2022Jgre..12707189i. doi:10.1029/2022je007189. S2CID 245877540.
- ^ E. Hecht (2001). Optik (4. Aufl.). Pearson Ausbildung. ISBN0-8053-8566-5.
- ^ IUPAC, Kompendium der chemischen Terminologie, 2. Aufl. (Das "Goldbuch") (1997). Online -korrigierte Version: (2006–) "Reflexionsvermögen". doi:10.1351/goldbook.r05235
- ^ "CIE International Lighting Vokabular". Archiviert von das Original am 2016-06-16. Abgerufen 2010-12-04.
- ^ Palmer und Grant, Die Kunst der Radiometrie
- ^ Ottaviani, M. und Stamnes, K. und Koskulics, J. und Eide, H. und Long, S.R. und Su, W. und Wiscombe, W., 2008: 'Lichtreflexion aus Wasserwellen: Geeignetes Setup für eine polarimetrische Untersuchung unter kontrollierten Laborbedingungen. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 25 (5), 715--728.