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光的反射 Reflection of Light
天主耶和华创天地,世界处于阴暗混沌,神说:“要有光”,就有了光。自此之后光与暗就分隔了。
我们之所以可以看到周围的物体,是因为有光的存在。
有的物体可以自己发光,我们称为发光体。
有的物体可以自己不会发光,我们为什么依旧可以看到他们呢? 是因为光的反射。
一、光的反射 Reflection of Light
引用维基百科对反射的定义:
反射是波在不同介质传播,传播方向发生改变的现象。
反射(英语:reflection)是一种物理现象,指波阵面从一个介质进入另一个介质时,部分或全部的波在两介质界面处,传播方向发生改变且返回原介质的现象。常见的例子包括光、声波和水波的反射。
在光学方面,无论是漫反射还是镜面反射都遵从光的反射定律,即在反射现象中,反射光线,入射光线,法线在同一平面内,反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居法线两侧。平面镜成像就是光的反射造成的。
在声学方面,反射会引起回声,这在声纳上得到很好应用。在地质学方面,研究地震波时,反射是十分重要的部分,通过对次声波的检测以研究地震与海啸。反射可以在水体的面波上被观察到,也可以在包括可见光和红外光在内的多种电磁波上被观测到。甚高频以及更高频的波的反射对于无线电传输和雷达十分重要。甚至硬X射线和伽马射线在角度较浅时,也可以被“擦边”镜反射[1]。
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84_(%E7%89%A9%E7%90%86%E5%AD%A6)
作者 Zátonyi Sándor (ifj.) - 自己的作品,CC BY-SA 30,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10035697
二、反射的分类
反射可以被分为以下3种类型:
- 漫反射 diffuse reflection (其它称呼:漫射,散射, )
- 镜面反射 mirror reflection (其它称呼 regular reflection 规则反射,specular reflection镜面反射)
- 回光反射 retro-reflection (其它称呼 全反射,逆反射)
引用:https://www.mycolordoc.com/archives/2091
1.漫反射 diffuse reflection
漫反射 diffuse reflection , 是自然界最常见的反射形态。我们看到的绝大多数物体反射都是漫反射。
漫反射(简称漫射,英语:diffuse reflection)是指当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时,粗糙的表面会把光线向着各个方向反射的现象。
虽然入射线互相平行,由于粗糙的表面上的各点的法线方向不一致,造成反射光线向不同的方向无规则地反射。这种反射的光称为漫射光。
很多物体,如沙土、植物、墙壁、衣服等,其表面粗看起来似乎是平滑,但用放大镜仔细观察,就会看到其表面是凹凸不平的,所以本来是平行的太阳光被这些表面反射后,弥漫地射向不同方向。
朗伯反射(Lambertian reflectance)
朗伯反射(Lambertian reflectance)是理想的漫反射模型。
Lambertian reflectance is the property that defines an ideal “matte” or diffusely reflecting surface.
朗伯反射(Lambertian reflectance):也叫理想散射、散光反射或朗伯散射,不管照明分布如何,朗伯表面在所有的表面方向上接收并发散所有的入射照明,结果是每一个方向上都能看到相同数量的能量。
余弦辐射体,也称为朗伯辐射体(Lambert radiator),指的是发光强度的空间分布符合余弦定律的发光体(不论是自发光或是反射光),其在不同角度的辐射强度会依余弦公式变化,角度越大强度越弱。
该规律以约翰·海因里希·朗伯的名字命名,因首次提出自他1760年出版的《光度学(Photometria)》。遵循朗伯定律的表面被称为兰伯特表面,并表现出朗伯反射率。这样的表面从任何角度看都具有相同的辐射度。这意味着,例如,对人眼而言,它具有相同的视亮度(或亮度)。因为功率和实心角之间的比例是恒定的,所以辐射度(单位实心角单位投射源面积的功率)保持不变。
https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%9C%97%E4%BC%AF%E4%BD%99%E5%BC%A6%E5%AE%9A%E5%BE%8B
参考:https://www.cnblogs.com/ludwig1860/p/13948964.html
朗伯反射
https://en.wikipedia.org/wiki/Lambertian_reflectance
朗伯余弦定理
https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E6%9C%97%E4%BC%AF%E4%BD%99%E5%BC%A6%E5%AE%9A%E5%BE%8B
朗伯材料和朗伯反射
https://www.mycolordoc.com/archives/2091
关联概念
下面的知识点还没搞太清楚定义和区别,需要进一步学习和理解!!!
辐射l量 | 光学量 |
---|---|
辐射能 | 光能 |
辐射功率/辐射通量 | 光通量 |
辐出度 | 光出射度 |
辐射强度 | 光强度 |
辐射亮度 | 光亮度 |
辐射照度 | 光照度 |
图片来自于书籍《激光雷达技术》上册,戴永江著
参考文献
[辐射基础] 必须要弄懂系列之 (2) 表面辐射特性
https://www.cnblogs.com/ludwig1860/p/13948964.html
2.镜面反射 mirror reflection
Specular reflection, or regular reflection, is the mirror-like reflection of waves, such as light, from a surface.
生活中的典型物体:镜子,水面,抛光的金属表面
3. 回光反射 retro-reflection
回光反射 retro-reflection ,其它称呼 全反射,逆反射。
反射的光,沿着入射光的方向返回。
生活中的典型物体:3M反光贴,机动车车牌,道路路牌。
回光反射材料在光的照射下会显得特别亮。
参考文献
逆反射–抖音百科: https://www.baike.com/wikiid/664152067373823112
三、反射率 Reflectance, Reflectivity
反射率(英语:Reflectivity或Reflectance)是在一个界面反射中,反射波与入射波功率的比值。注意,它不等同于反射系数(英语:Reflection coefficient),反射系数定义为电磁波反射波与入射波的振幅比。
参考文献:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8D%E5%B0%84%E7%8E%87
反射率的测量是通过比较入射光和反射光的能量来实现的,其值通常在0到1之间,表示反射光能量占入射光能量的百分比。
反射率的大小直接影响了光的传播效果,因此在光电子、材料科学等领域具有重要的应用价值。
常见材料的反射率
反射率是物体的特性,与物体的材料有光。
下表是一些常见的材料的反射率
https://www.iwasaki.co.jp/lighting/support/tech-data/knowledge/glossary/04.html
反射模型
镜面反射材料(垂直入射
镜面反射材料(垂直入射) | 反射率 |
---|---|
银面 | 93 |
特殊铝合金电解抛光表面 | 90~95 |
玻璃镜面(铝合金) | 80~85 |
水银、铝 | 70~75 |
金、铬、镍、铂、锡 | 60~70 |
铜、钢、钨 | 50~60 |
锡箔、铜箔、铝箔 | 20~30 |
透明玻璃 | 10~12 |
黑色玻璃 | 5 |
水面 | 2 |
漫反射材料
1.金属和玻璃
1.金属和玻璃 | |
---|---|
碳酸镁(特殊,反射标准) | 98 |
硫酸钡 | 93 |
氧化铝 | 80~85 |
铝漆 | 60~70 |
哑光铝 | 60~80 |
粗面镀铬 | 50~60 |
镀锌铁皮(新) | 30~40 |
乳白色玻璃(全乳白色) | 60~70 |
スキガケガラス Skirted Glass | 30~40 |
滑动玻璃、模压玻璃 | 60~70 |
2.纯色图表(孟塞尔)
2.纯色图表(孟塞尔) | |
---|---|
红色5R 4/14 | 13 |
黄色5Y 8/12 | 56 |
绿色5G 5/8 | 19 |
蓝色5B 4/8 | 11 |
紫色5P 4/12 | 13 |
3.涂料、漆
3.涂料、漆 | |
---|---|
白漆, 珐琅, 珐琅 | 80~85 |
一般浅色油漆 | 30~70 |
一般深色漆 | 15~40 |
4. 纸(壁纸、隔扇纸等)
空白纸:凤翔 | 85~91 |
空白纸:吸墨纸、Kent、Torinoko | 70~80 |
白色艺术纸 | 60~65 |
白色粗纸(障子纸) | 30~50 |
描图纸 | 20~25 |
报纸 | 40~50 |
浅色壁纸、一般扶桑纸 | 40~70 |
一般深色壁纸、扶桑纸 | 20~40 |
哈特龙纸 | 25~35 |
黑纸 | 5~10 |
黑纸(用于色卡) | 1~5 |
5.布料
5.布料 | |
---|---|
白布:法兰绒、富士丝 | 60~70 |
白布:棉布、亚麻布 | 40~70 |
浅色窗帘 | 30~50 |
描图布 | 25~30 |
深色描图布 | 20~30 |
黑布:服装面料 | 7~15 |
黑布:棉布、绒布 | 2~3 |
黑布:天鹅绒 | 0.4~3 |
6. 木材和建筑木材
6. 木材和建筑木材 | |
---|---|
泡桐(新) | 65~75 |
日本柏(新) | 55~65 |
雪松(新) | 30~50 |
红豆杉(新) | 25~35 |
浅色透明漆面 | 40~60 |
色漆、清漆 | 20~40 |
外墙木板(新) | 40~55 |
外墙木板(旧) | 10~30 |
带油污的外墙木板 | 10~20 |
7. 石材及墙体材料
7. 石材及墙体材料 | |
---|---|
白色瓷砖 | 70~80 |
浅色瓷砖 | 50~70 |
白色大理石 | 50~60 |
浅色人造石 | 30~50 |
浅色砖(新) | 30~40 |
石材一般材料 | 20~50 |
红砖(新) | 25~35 |
混凝土、水泥砖、浅色板岩 | 20~30 |
深色瓷砖、深色人造石、同样的瓷砖、同样的石板 | 10~20 |
单色铁平石 | 5~15 |
红砖(旧) | 5~10 |
白色石膏墙(新) | 75~85 |
黄色大越墙 | 70~75 |
墙壁一般都是白色的 | 55~75 |
Chaotsu,一般浅色墙壁 | 40~60 |
日式沙墙(棕色等浅色) | 20~40 |
墙壁颜色 一般为深色 | 15~25 |
日式沙墙(绿色等深色) | 5~15 |
8. 地板材料
8. 地板材料 | |
---|---|
榻榻米(新) | 50~60 |
浅色乙烯基瓷砖,Astile | 40~70 |
深色乙烯基瓷砖,Astile | 10~20 |
9. 地面
9. 地面 | |
---|---|
新雪 | 80~98 |
老雪 | 40~70 |
白色砾石 | 20~40 |
砾石、混凝土、路面 | 15~30 |
沥青路面 | 15~20 |
干草原 | 10~30 |
沙质平原 | 10~20 |
草原、乡村平均 | 5~15 |
城市平均水平 | 5~10 |
湿土、林地平均 | 3~7 |
总结
本文介绍了光的不同类型的反射。
另外,还有不同材料的反射数值,供大家参考。