O que é reflexão especular da luz? | O que é reflexão regular?
Definição de reflexão especular:
A reflexão especular se refere ao fenômeno de reflexão de raios de luz paralelos que incidem sobre uma superfície, em ângulos iguais. A reflexão especular é realizada por superfícies lisas, como espelhos. A reflexão especular segue todas as 3 leis de reflexão, ou seja, o ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência, o normal, o raio incidente e o raio refletido estão todos no mesmo plano. O raio incidente e o raio refletido estão do outro lado do normal.
O que é reflexão difusa? | O que significa reflexão difusa?
Definição de reflexão difusa | reflexão não especular:
A reflexão difusa refere-se ao fenômeno de reflexão de raios de luz paralelos que incidem sobre uma superfície, em ângulos diferentes. A reflexão difusa é realizada por superfícies ásperas, como estradas, paredes, etc.
Nota: Para que uma reflexão difusa seja ideal, ela deve seguir e demonstrar as leis lambertianas da reflexão. De acordo com isso, a luminância é a mesma para todas as direções presentes no meio-espaço adjacente à superfície refletora. As reflexões difusas às vezes são chamadas de reflexões não especulares.
A reflexão difusa significa o fracasso das leis da reflexão? | A reflexão difusa segue a lei da reflexão?
A reflexão difusa como a reflexão especular segue todas as leis da reflexão. O ângulo de reflexão é igualado ao ângulo de incidência onde ambos os ângulos são medidos a partir do raio normal e normal, e o raio refletido no ponto de incidência estão no mesmo plano. O raio incidente e o raio refletido estão presentes em lados opostos do normal.
Exemplos de reflexão difusa
Quais são os componentes da reflexão?
Quais são as leis da reflexão?
Leis da reflexão | lei da reflexão especular
As leis de reflexão são dadas como:
- O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de incidência onde ambos os ângulos são calculados a partir dos planos normais.
- Os raios normais, incidentes e refletidos no ponto de incidência permanecem todos no mesmo plano idêntico.
- O raio incidente e o raio refletido existem em outros lados / opostos ao normal.
Aqui,
Normal:
uma linha a 90 ° da superfície de um meio refletido.
Raio de incidente:
Um raio de luz indo para o meio refletido.
Raio refletido:
Um raio que sai do meio refletido.
Ângulo de incidência:
O ângulo entre o raio incidente e o normal.
Ângulo de reflexão:
O ângulo entre o raio refletido e o normal.
Qual é a diferença entre reflexão especular e difusa? | Como a reflexão especular difere da reflexão difusa?
Reflexão especular vs reflexão difusa
| Reflexão especular | Reflexão difusa |
| A reflexão dos raios de luz paralelos incidentes ocorre em ângulos iguais. | A reflexão dos raios de luz paralelos incidentes ocorre em ângulos desiguais. |
| Requer que a superfície refletora seja muito lisa. | Requer que a superfície refletora seja áspera. |
| Segue todas as leis de reflexão para formar uma imagem. | Segue as leis da reflexão para espalhar a luz. |
| Exemplo: reflexão por um espelho / superfície de metal polido. | Exemplo: reflexão por uma superfície áspera / não polida como estradas, paredes, etc. |
| A refletância é zero para todos os ângulos, exceto o ângulo refletido exato. | Há algum valor de refletância diferente de zero presente para aproximadamente todos os ângulos. |
O que é refletância?
Definição de refletância
A refletância da superfície de um material é definida como a eficiência do material em refletir a energia radiante incidente. Em outras palavras, refletância se refere à razão da potência do raio de luz refletido para o raio de luz incidente do plano do material.
Medição de refletância difusa
A refletância especular válida para superfícies de vidro liso ou metal polido é aproximadamente zero para todos os ângulos, exceto no ângulo refletido aplicável. Este ângulo é o ângulo refletido que tem um valor equivalente ao ângulo de incidência no lado oposto da normal, e no caso do raio incidente cair normalmente na superfície do material, ele é refletido de volta para a mesma direção, ou seja, ambos o ângulo refletido e o ângulo incidente são iguais a 0o.
A refletância difusa para certos materiais, como tinta branca fosca, acaba sendo uniforme, ou seja, o fluxo luminoso é refletido de maneira igual ou quase igual em todos os ângulos. Diz-se que tais materiais seguem as leis lambertianas de reflexão. No mundo prático, os materiais demonstram uma mistura de propriedades reflexivas difusas e especulares.
O que é espectroscopia de refletância difusa?
Princípio de espectroscopia de refletância difusa
A espectroscopia de refletância difusa se refere a um método ou técnica altamente desenvolvida de observação e análise das características espectrais de objetos sólidos opacos. O método de espectroscopia de refletância difusa funciona levando em consideração o fenômeno da reflexão interna da luz, que é difusa, junto com a reflexão da luz na superfície externa, que é especular.
A técnica de espectroscopia de refletância difusa é considerada extremamente útil para analisar e observar as interações entre diversos componentes da formulação. Este método foi usado com sucesso para caracterizar inúmeras reações de estado sólido. Em um desses experimentos, a investigação usou este método com condições de estresse adequadamente projetadas para examinar e transportar diferentes tipos de interações especializadas-excipiente, vias de degradação e alterar a biodisponibilidade com base na quimissorção do material da amostra para alguns componentes diferentes durante a formulação.
Sensor fotoelétrico reflexivo difuso
Em um sensor fotoelétrico reflexivo difuso, a fonte de luz e o receptor de luz estão presentes no mesmo instrumento. Sensores fotoelétricos reflexivos difusos são capazes de detectar coisas quando o feixe de luz que é emitido em direção a um determinado alvo sofre reflexão na superfície do alvo e é direcionado de volta ao detector.
Esses tipos de sensores difusos são amplamente usados para aplicações de automação porque são mais práticos ou compactos (porque a maioria dos componentes de detecção estão presentes em uma única tampa) do que a maioria dos outros sensores que têm a mesma função.
Sensores fotoelétricos reflexivos difusos são usados principalmente para:
- Detectar vários objetos de uma unidade transportadora comum.
- Detecção de materiais translúcidos.
- Detectar o nível de substância presente em diferentes recipientes.
- Para Detecte a existência de parte, caixa e material da web.
- Detectar certos recursos de identificação para determinar a orientação de um objeto.
- Detectar condições de erro para trabalhos de exame de objeto.
Os sensores fotoelétricos reflexivos difusos são fáceis de usar porque são descomplicados em termos de procedimento de instalação, porque todos os componentes estão incluídos em uma única unidade e também são soluções de detecção de bolso. No entanto, como qualquer outro dispositivo, os sensores fotoelétricos reflexivos difusos também têm certas desvantagens.
Esses sensores fornecem resultados menos precisos quando são usados para detectar a posição do que a detecção de feixe. Esses sensores também são menos eficazes em objetos translúcidos. Além disso, percebe-se que tais tipos de os sensores são facilmente afetados pela cor da superfície, a textura do material, o ângulo de incidência, as características físicas do alvo e os ambientes não homogêneos.
Instrumento de espectroscopia de refletância difusa
Os instrumentos de espectroscopia de refletância difusa fornecem medições alinhando o material na frente da janela de luz incidente e, em seguida, um feixe de luz concentrado é refletido do objeto para o detector com a ajuda de uma esfera revestida internamente por sulfato de bário. O valor obtido com esta configuração é a refletância ou refletância relativa do material em questão com relação à refletância de referência padrão de um quadro branco que é considerada igual a 100%.
A luz é então direcionada para o material fornecido em um ângulo de 0 °. Durante isso, a luz refletida especularmente deixa a esfera de integração e, portanto, não é detectada pelo detector. Por este motivo, esta configuração é capaz de medir apenas a luz difusa refletida. No entanto, novos modelos de esferas integradoras são projetados, capazes de enviar feixes de luz em diferentes ângulos de incidência. Esses modelos podem, portanto, calcular a combinação de luz refletida especular e difusa.
O que acontece durante a reflexão especular?
Lâmpada de fenda de reflexão especular
O fenômeno da reflexão especular é aplicado para visualizar e analisar a funcionalidade das superfícies da córnea e da lente do olho humano. É claro para nós que quando a superfície refletora é lisa, a reflexão será regular ou especular e quando a superfície refletora for irregular ou áspera, a reflexão será irregular ou difusa. Isso é usado para examinar o exterior normal do endotélio da córnea. Este método é realizado posicionando o iluminador a cerca de 30 graus de um lado e o microscópio a 30 graus do lado oposto. O ângulo do microscópio para o iluminador deve ser igual e oposto.
Para visualizar o endotélio, deve-se começar com uma ampliação menor variando de cerca de 10X a 16X. Um feixe de luz comparativamente estreito deve ser direcionado para a córnea de tal forma que o reflexo da luz do epitélio da córnea brilhe em seus olhos. Depois disso, é preciso mover levemente o estreito feixe de luz para o lado, e olhar ao lado dele, para o reflexo que vem da superfície endotelial.
Depois disso, é necessário mudar para a maior ampliação possível. A altura do feixe de fenda pode ser ligeiramente abaixada para reduzir o brilho. Quando alargamos a fenda, aumentamos o campo de visão, mas reduzimos o contraste. Verificou-se que o endotélio corneano pode ser melhor observado usando apenas uma única lente ocular. Portanto, pode-se fechar o olho sem visão para obter melhores resultados.
O método descrito aqui requer muitos testes para uma avaliação adequada. Isso ocorre porque as células endoteliais da córnea têm um contraste muito fraco e requer alguma experiência para detectar adequadamente. As células que são contadas apenas pela técnica da lâmpada de fenda geralmente não são aceitas. Os resultados encontrados por microscopia especular de contato são considerados para fornecer resultados muito mais precisos.
O que é FTIR?
Refletância especular FTIR
In FTIR (infravermelho com transformada de Fourier), A amostragem de refletância especular é considerada um método muito importante que é usado para medir os filmes finos em substratos reflexivos, analisando as amostras a granel e medindo as camadas monomoleculares no material de um substrato. Este método é amplamente popular porque permite a observação e análise de amostras sem a necessidade de qualquer preparação de amostra. Isso também ajuda a manter o material da amostra não impactado para todas as medições subsequentes.
A primeira parte do método de amostragem é medir o fluxo luminoso refletido da superfície do material em um determinado ângulo de incidência. No final da superfície do material, a ocorrência de certos fenômenos eletromagnéticos e físicos é observada e depende do ângulo de incidência do feixe de iluminação, índice de refração do material e espessura do material e outras amostras e então condições experimentais prevalentes.
Qual é a fórmula da reflexão especular?
Fórmula de reflexão especular
A lei da reflexão pode ser demonstrada usando as propriedades da álgebra linear. A direção de um vetor refletido pode ser calculada pela direção do vetor incidente e do vetor normal de superfície.
Em uma determinada direção de incidente di da fonte de luz para a superfície do material e deixe a direção normal da superfície dn, a direção especularmente refletida ds é dado pela equação:
onde dn. di é uma quantidade escalar gerada pelo produto escalar dos dois vetores.
Nesta equação, certos autores podem descrever as direções do incidente e do reflexo com diferentes convenções de sinais.
Se assumirmos a representação desses vetores euclidianos em forma de coluna, a equação dada pode ser igualmente transmitida como uma multiplicação de vetor-matriz:
Onde R refere-se à matriz de transformação do chefe de família e é definido como:
R recebe dez termos de uma matriz de identidade I e duas vezes do produto externo de dn.
Coeficiente de reflexão especular
Vamos considerar um feixe de luz vindo de uma fonte de luz de ponto distante na direção dada como ~s. Este feixe de luz é refletido de volta em uma variedade de direções em torno das direções do espelho perfeito ~m = 2 (~n · ~s) ~n -~s.
Uma representação comum disso é dada pela seguinte expressão:
Ls (~ de) = rsI max (0, ~ m · ~ de) α
Aqui, o termo rs é referido como o coeficiente de reflexão especular (que frequentemente assume um valor igual a 1 - rd), 'EU' refere-se à potência da potência incidente de uma determinada fonte pontual, e α≥0 é considerado uma constante, conhecida como largura do realce especular.
Com o aumento do valor de α, há uma diminuição na largura efetiva da reflexão especular. Esse arranjo torna-se um espelho quando o limite de α aumenta.
Para que é usada a reflexão especular?
Aplicações de reflexão especular e difusa
Uma série de aplicações de reflexão difusa e reflexão especular podem ser encontradas em nossa vida cotidiana. Aqui, vamos discutir duas aplicações principais que experimentamos quase todos os dias:
- Reflexo difuso: quando dirigimos um automóvel, qualquer forma de brilho torna a concentração na estrada difícil para o motorista. Na época das chuvas, quando grande parte da estrada está molhada e reflete a luz que vem dos faróis de outros carros, fica difícil dirigir. Este brilho resultará da reflexão especular do feixe de luz, porém, a superfície áspera das estradas ajuda a manter um reflexo difuso que reduz o brilho nos olhos do motorista. Quando a água enche as cérvices da estrada, ela se torna mais lisa levando à reflexão especular.
- Reflexão especular: Agora, consideremos uma aplicação da reflexão na fotografia. Todos nós temos visto e aplaudido belos cenários da natureza compostos por um corpo de água calmo em primeiro plano refletindo os objetos presentes no fundo, lateralmente ou acima. Quando a água está calma, sua superfície é lisa e funciona como um espelho aplicando o princípio da reflexão especular para a formação de imagens. Agora, para a câmera, a lente da câmera pode receber diretamente os raios de luz refletidos do corpo d'água (passando por reflexão especular). Se a luz atingir outra superfície áspera (passando por reflexão difusa) antes de atingir a câmera, a lente da câmera não será capaz de capturar a imagem do reflexo do corpo d'água. Portanto, apenas quando a reflexão especular envia um amplo feixe de luz junto para a lente da câmera e é capaz de formar uma imagem de réplica exata.
Numérico na reflexão especular e difusa
Considere três raios de luz paralelos. Esses raios de luz são então feitos para incidir sobre uma superfície áspera e acidentada em ângulos ligeiramente diferentes, como mostrado na figura abaixo. Os ângulos incidentes para os raios são dados como 15o para o raio A (azul na figura), 31o para raio B (verde), e 47o para raio C (vermelho).
(a) Quais serão os ângulos de reflexão de cada um dos três raios?
(b) É possível que os três raios permaneçam paralelos após sofrerem reflexão?
(c) Desenhe o caminho dos raios de luz refletidos.
Soluções:
| (A) | Sabemos pela declaração das leis da reflexão que o ângulo de reflexão é equivalente ao ângulo de incidência de cada raio e, portanto, o ângulo de incidência do raio A será de 15o, o ângulo de incidência para o raio B será 31o, e o ângulo de incidência para o raio C será 47o. |
| (B) | Não, como a superfície é mencionada como rugosa e acidentada, os três raios se difundirão após a reflexão e não serão paralelos entre si. |
| (C) | A figura desenhada abaixo mostra o caminho de cada raio de luz após sofrer reflexão da superfície dada. |
O que reflete mais papel de seda leve ou janela de vidro?
O papel de seda, se não for preto, refletirá mais luz do que o vidro. Além disso, o vidro é transparente, permitindo a passagem da luz.
Por que você não consegue ver seu reflexo em todos os objetos que refletem luz?
A principal razão pela qual não podemos ver o reflexo de todo o objeto é porque a luz refletida por esses objetos pode ser espalhada.
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Olá, sou Sanchari Chakraborty. Fiz mestrado em Eletrônica.
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Sou um aluno ávido, atualmente investido na área de Óptica Aplicada e Fotônica. Também sou membro ativo da SPIE (Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica) e da OSI (Sociedade Óptica da Índia). Meus artigos têm como objetivo trazer à luz tópicos de pesquisa científica de qualidade de uma forma simples, mas informativa. A ciência vem evoluindo desde tempos imemoriais. Então, tento explorar a evolução e apresentá-la aos leitores.
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