Współczynnik odbicia

Współczynnik odbicia, refleksyjność, albedo – stosunek natężenia fali elektromagnetycznej odbitej do natężenia fali padającej

$\mathbb {R} ={\frac {I_{o}}{I_{p}}},$

gdzie:

$I_{p}$ – natężenie fali padającej,

$I_{o}$ – natężenie fali odbitej.

Współczynnik odbicia jest bezwymiarowy.

W astronomii i geografii

Współczynnik odbicia fal o długości 300–3000 nm lub całego zakresu widzialnego określany jest terminem „albedo”.

W optyce

Definicja matematyczna

Współczynnik odbicia mocy to stosunek strumienia promienistego odbitego do strumienia promienistego padającego:

$\mathbb {R} ={\frac {\Phi _{\mathrm {e} }^{\circ }}{\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {p} }}},$

gdzie:

$\Phi _{e}^{\circ }$ – strumień promienisty odbity przez daną powierzchnię (płaską, półkulistą),

$\Phi _{e}^{p}$ – strumień promienisty padający na tę powierzchnię.

Oprócz energetycznego współczynnika odbicia mocy można spotkać też amplitudowy współczynnik odbicia (oznaczany małą literą $r$), który jest ilorazem zespolonej amplitudy pola elektrycznego fali odbijanej do takiej amplitudy fali padającej. Na nich definiuje się prawa sinusa i tangensa Fresnela. Współczynnik odbicia mocy jest zazwyczaj kwadratem amplitudowego współczynnika odbicia: $\mathbb {R} =\|r\|^{2}.$

Zależność od kąta padania

Współczynnik odbicia jest funkcją kąta padania i może zależeć też od długości fali. Dla światła zależność ta wynika ze wzorów Fresnela na współczynnik odbicia Fresnela $R_{F}.$ Dla polaryzacji s prostopadłej do płaszczyzny padania zależność współczynnika odbicia od kąta padania wyraża wzór:

$\mathbb {R} _{s}=\left({\frac {n\cos \beta -\cos \alpha }{n\cos \beta +\cos \alpha }}\right)^{2},$

gdzie:

$\alpha$ – kąt padania światła,

$\beta$ – kąt załamania,

$n$ – względny współczynnik załamania drugiego ośrodka (od którego światło się odbija) względem ośrodka pierwszego (w którym światło rozchodzi się początkowo).

Dla polaryzacji $p$ równoległej do płaszczyzny padania współczynnik odbicia wynosi:

$\mathbb {R} _{p}=\left({\frac {\cos \beta -n\cos \alpha }{\cos \beta +n\cos \alpha }}\right)^{2}.$

I ten wzór daje 0 dla kąta Brewstera (pod warunkiem n>1).

Padanie normalne światła

Dla światła padającego prostopadle do powierzchni, czyli dla światła o kącie padania równym 0, współczynnik odbicia zależy tylko od współczynnika załamania, a oba wzory redukują się do prostej postaci

$\mathbb {R} =\left({\frac {n-1}{n+1}}\right)^{2}.$

Oznaczając bezwzględny współczynnik załamania pierwszego ośrodka przez $n_{p}$ i bezwzględny współczynnik załamania ośrodka odbijającego przez $n_{o},$ wzór ten można zapisać w postaci

$\mathbb {R} =\left({\frac {n_{0}-n_{p}}{n_{0}+n_{p}}}\right)^{2}.$

Zobacz też

• odbicie fali

Bibliografia

• Jurgen R. Meyer-Arendt: Wstęp do optyki. Wyd. 1. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1977.brak strony w książce