Коэффициент отражения (оптика)

Коэффициент отражения — безразмерная физическая величина, характеризующая способность тела отражать падающее на него излучение. В качестве буквенного обозначения используется греческая ρ или латинская R.

Определения

Количественно коэффициент отражения равен отношению потока излучения, отраженного телом, к потоку, упавшему на тело:

ρ = Φ/Φ₀.

Сумма коэффициента отражения и коэффициентов поглощения, пропускания и рассеяния равна единице. Это утверждение следует из закона сохранения энергии.

В тех случаях, когда спектр падающего излучения настолько узок, что его можно считать монохроматическим, говорят о монохроматическом коэффициенте отражения. Если спектр падающего на тело излучения широк, то соответствующий коэффициент отражения иногда называют интегральным.

В общем случае значение коэффициента отражения тела зависит как от свойств самого тела, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения. Вследствие зависимости коэффициента отражения поверхности тела от длины волны падающего на него света визуально тело воспринимается как окрашенное в тот или иной цвет.

Коэффициент зеркального отражения ρr (Rr)

Характеризует способность тел зеркально отражать падающее на них излучение. Количественно определяется отношением зеркально отраженного потока излучения Φ_r к падающему потоку:

ρ_r = Φ_r/Φ₀.

Зеркальное (направленное) отражение происходит в тех случаях, когда излучение падает на поверхность, размеры неровностей которой пренебрежимо малы по сравнению с длиной волны излучения.

Различают отражение от электропроводных поверхностей, например, металлических зеркал и отражение от диэлектрических поверхностей, например, стеклянных. При отражении от раздела двух диэлектрических сред с показателями преломления n₁ и n₂ в случае нормального падения коэффициент отражения ρ_r выражается:

ρ_r = ((n₁-n₂)/(n₁+n₂))²,

причём его значение при нормальном падении не зависит от направления распространения излучения — из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления или наоборот.

При косом падении излучения на плоскую поверхность раздела двух диэлектрических сред коэффициент отражения зависит от угла падения, в частности, при полном внутреннем отражении становится равным 1. Соотношения мощностей отраженного и проходящего потоков даются формулами Френеля.

Коэффициент диффузного отражения ρd (Rd)

Характеризует способность тел диффузно отражать падающее на них излучение — отражение от матовых поверхностей. Количественно определяется отношением диффузно отраженного потока излучения Φ_d к падающему потоку:

ρ_d = Φ_d/Φ₀.

Если одновременно происходят и зеркальное, и диффузное отражения, то коэффициент отражения ρ является суммой коэффициентов зеркального ρ_r и диффузного ρ_d отражений:

ρ = ρ_r+ρ_d.