Reflectancia

Capacidad de un objeto para reflejar la luz.

Curvas de reflectancia espectral para espejos de metal de aluminio (Al), plata (Ag) y oro (Au) con incidencia normal.

La reflectancia de la superficie de un material es su efectividad para reflejar la energía radiante . Es la fracción de energía electromagnética incidente que se refleja en el límite. La reflectancia es un componente de la respuesta de la estructura electrónica del material al campo electromagnético de la luz y, en general, es una función de la frecuencia o longitud de onda de la luz, su polarización y el ángulo de incidencia . La dependencia de la reflectancia de la longitud de onda se denomina espectro de reflectancia o curva de reflectancia espectral .

Definiciones matemáticas

Reflectancia hemisférica

La reflectancia hemisférica de una superficie, denominada R , se define como ^[1]

${\displaystyle R={\frac {\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {i} }}},}$

donde Φ _e ^r es el flujo radiante reflejado por esa superficie y Φ _e ⁱ es el flujo radiante recibido por esa superficie.

Reflectancia hemisférica espectral

La reflectancia hemisférica espectral en frecuencia y la reflectancia hemisférica espectral en la longitud de onda de una superficie, indicadas R _ν y R _λ respectivamente, se definen como ^[1]

${\displaystyle R_{\nu }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {i} }}},}$

${\displaystyle R_{\lambda }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {r} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},}$

dónde

Φ _{e, ν} ^r es el flujo radiante espectral en frecuencia reflejado por esa superficie;

Φ _{e, ν} ⁱ es el flujo radiante espectral en frecuencia recibido por esa superficie;

Φ _{e, λ} ^r es el flujo radiante espectral en longitud de onda reflejado por esa superficie;

Φ _{e, λ} ⁱ es el flujo radiante espectral en longitud de onda recibido por esa superficie.

Reflectancia direccional

La reflectancia direccional de una superficie, denominada R _Ω , se define como ^[1]

${\displaystyle R_{\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {i} }}},}$

dónde

L _{e, Ω} ^r es la radiación reflejada por esa superficie;

L _{e, Ω} ⁱ es la radiación recibida por esa superficie.

Reflectancia direccional espectral

La reflectancia direccional espectral en frecuencia y la reflectancia direccional espectral en longitud de onda de una superficie, indicadas R _{Ω, ν} y R _{Ω, λ} respectivamente, se definen como ^[1]

${\displaystyle R_{\Omega ,\nu }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {i} }}},}$

${\displaystyle R_{\Omega ,\lambda }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {r} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},}$

dónde

L _{e, Ω, ν} ^r es la radiancia espectral en frecuencia reflejada por esa superficie;

L _{e, Ω, ν} ⁱ es la radiación espectral recibida por esa superficie;

L _{e, Ω, λ} ^r es la radiancia espectral en longitud de onda reflejada por esa superficie;

L _{e, Ω, λ} ⁱ es la radiancia espectral en longitud de onda recibida por esa superficie.

Reflectividad

Coeficientes de reflexión de Fresnel para una superficie límite entre el aire y un material variable en función del índice de refracción complejo y el ángulo de incidencia.

La "reflectividad" vuelve a dirigir aquí. Para la formulación EM, consulte Reflexión de potencia de Fresnel .

Para materiales homogéneos y semi-infinitos (ver medio espacio ), la reflectividad es lo mismo que la reflectancia. La reflectividad es el cuadrado de la magnitud del coeficiente de reflexión de Fresnel , ^[2] que es la relación entre el campo eléctrico reflejado e incidente ; ^[3] como tal, el coeficiente de reflexión se puede expresar como un número complejo determinado por las ecuaciones de Fresnel para una sola capa, mientras que la reflectancia es siempre un número real positivo .

Para medios en capas y finitos, según el CIE , ^{[ cita requerida ] la} reflectividad se distingue de la reflectancia por el hecho de que la reflectividad es un valor que se aplica a los objetos reflectantes gruesos . ^[4]Cuando la reflexión ocurre a partir de capas delgadas de material, los efectos de la reflexión interna pueden hacer que la reflectancia varíe con el espesor de la superficie. La reflectividad es el valor límite de la reflectancia a medida que la muestra se vuelve espesa; es la reflectancia intrínseca de la superficie, por lo tanto, independientemente de otros parámetros como la reflectancia de la superficie trasera. Otra forma de interpretar esto es que la reflectancia es la fracción de energía electromagnética reflejada de una muestra específica, mientras que la reflectividad es una propiedad del propio material, que se mediría en una máquina perfecta si el material llenara la mitad de todo el espacio. ^[5]

Tipo de superficie

Dado que la reflectancia es una propiedad direccional, la mayoría de las superficies se pueden dividir en aquellas que dan una reflexión especular y aquellas que dan una reflexión difusa .

Para superficies especulares, como vidrio o metal pulido, la reflectancia es casi cero en todos los ángulos excepto en el ángulo reflejado apropiado; que es el mismo ángulo con respecto a la superficie normal en el plano de incidencia , pero en el lado opuesto. Cuando la radiación incide de forma normal a la superficie, se refleja en la misma dirección.

Para superficies difusas, como pintura blanca mate, la reflectancia es uniforme; la radiación se refleja en todos los ángulos por igual o casi por igual. Se dice que tales superficies son lambertianas .

La mayoría de los objetos prácticos exhiben una combinación de propiedades reflectantes difusas y especulares.

Reflectancia del agua

Reflectancia de agua suave a 20 ° C (índice de refracción 1.333).

La reflexión ocurre cuando la luz se mueve de un medio con un índice de refracción a un segundo medio con un índice de refracción diferente.

La reflexión especular de una masa de agua se calcula mediante las ecuaciones de Fresnel . ^{[6] La} reflexión de Fresnel es direccional y por lo tanto no contribuye significativamente al albedo que principalmente difunde la reflexión.

Una superficie de agua real puede ser ondulada. La reflectancia, que supone una superficie plana dada por las ecuaciones de Fresnel , se puede ajustar para tener en cuenta la ondulación .

Eficiencia de rejilla

La generalización de la reflectancia a una rejilla de difracción , que dispersa la luz por longitud de onda , se denomina eficiencia de difracción .

Unidades de radiometría en el Sistema Internacional de Unidades

Unidades de radiometría SI

• v
• t
• mi

Cantidad		Unidad		Dimensión	Notas
Nombre	Símbolo [nb 1]	Nombre	Símbolo	Símbolo
Energía radiante	Q e [nb 2]	joule	J	M ⋅ L 2 ⋅ T −2	Energía de radiación electromagnética.
Densidad de energía radiante	w correo	julio por metro cúbico	J / m 3	M ⋅ L −1 ⋅ T −2	Energía radiante por unidad de volumen.
Flujo radiante	Φ e [nb 2]	vatio	W = J / s	M ⋅ L 2 ⋅ T −3	Energía radiante emitida, reflejada, transmitida o recibida, por unidad de tiempo. A esto a veces también se le llama "energía radiante".
Flujo espectral	Φ e, ν [nb 3]	vatios por hercio	W / Hz	M ⋅ L 2 ⋅ T −2	Flujo radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅nm −1 .
	Φ e, λ [nb 4]	vatio por metro	W / m	M ⋅ L ⋅ T −3
Intensidad radiante	Yo e, Ω [nb 5]	vatio por estereorradián	W / sr	M ⋅ L 2 ⋅ T −3	Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido, por unidad de ángulo sólido. Esta es una cantidad direccional .
Intensidad espectral	Yo e, Ω, ν [nb 3]	vatios por estereorradián por hertz	W⋅sr −1 ⋅Hz −1	M ⋅ L 2 ⋅ T −2	Intensidad radiante por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr −1 ⋅nm −1 . Esta es una cantidad direccional .
	Yo e, Ω, λ [nb 4]	vatio por estereorradián por metro	W⋅sr −1 ⋅m −1	M ⋅ L ⋅ T −3
Resplandor	L e, Ω [nb 5]	vatio por estereorradián por metro cuadrado	W⋅sr −1 ⋅m −2	M ⋅ T −3	Flujo radiante emitido, reflejado, transmitido o recibido por una superficie , por unidad de ángulo sólido por unidad de área proyectada. Esta es una cantidad direccional . A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad".
Radiación espectral	L e, Ω, ν [nb 3]	vatios por estereorradián por metro cuadrado por hertz	W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅Hz −1	M ⋅ T −2	Radiación de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅sr −1 ⋅m −2 ⋅nm −1 . Esta es una cantidad direccional . A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral".
	L e, Ω, λ [nb 4]	vatio por estereorradián por metro cuadrado, por metro	W⋅sr −1 ⋅m −3	M ⋅ L −1 ⋅ T −3
Densidad de flujo de irradiancia	E e [nb 2]	vatio por metro cuadrado	W / m 2	M ⋅ T −3	Flujo radiante recibido por una superficie por unidad de área. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad".
Irradiancia espectral Densidad de flujo espectral	E e, ν [nb 3]	vatio por metro cuadrado por hertz	W⋅m −2 ⋅Hz −1	M ⋅ T −2	Irradiancia de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral". Las unidades de densidad de flujo espectral no pertenecientes al SI incluyen jansky (1 Jy = 10 −26  W⋅m −2 ⋅Hz −1 ) y la unidad de flujo solar (1 sfu = 10 −22  W⋅m −2 ⋅Hz −1 = 10 4  Jy).
	E e, λ [nb 4]	vatio por metro cuadrado, por metro	W / m 3	M ⋅ L −1 ⋅ T −3
Radiosidad	J e [nb 2]	vatio por metro cuadrado	W / m 2	M ⋅ T −3	Flujo radiante que sale (emitido, reflejado y transmitido por) una superficie por unidad de área. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad".
Radiosidad espectral	J e, ν [nb 3]	vatio por metro cuadrado por hertz	W⋅m −2 ⋅Hz −1	M ⋅ T −2	Radiosidad de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m −2 ⋅nm −1 . A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral".
	J e, λ [nb 4]	vatio por metro cuadrado, por metro	W / m 3	M ⋅ L −1 ⋅ T −3
Exitance radiante	M e [nb 2]	vatio por metro cuadrado	W / m 2	M ⋅ T −3	Flujo radiante emitido por una superficie por unidad de área. Este es el componente emitido de la radiosidad. "Emitancia radiante" es un término antiguo para esta cantidad. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad".
Exitancia espectral	M e, ν [nb 3]	vatio por metro cuadrado por hertz	W⋅m −2 ⋅Hz −1	M ⋅ T −2	Exitancia radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en W⋅m −2 ⋅nm −1 . "Emitancia espectral" es un término antiguo para esta cantidad. A esto a veces también se le llama confusamente "intensidad espectral".
	M e, λ [nb 4]	vatio por metro cuadrado, por metro	W / m 3	M ⋅ L −1 ⋅ T −3
Exposición radiante	H e	julio por metro cuadrado	J / m 2	M ⋅ T −2	Energía radiante recibida por una superficie por unidad de área, o equivalentemente irradiancia de una superficie integrada en el tiempo de irradiación. A esto a veces también se le llama "fluencia radiante".
Exposición espectral	H e, ν [nb 3]	julio por metro cuadrado por hertz	J⋅m −2 ⋅Hz −1	M ⋅ T −1	Exposición radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda. Este último se mide comúnmente en J⋅m −2 ⋅nm −1 . A esto a veces también se le llama "fluencia espectral".
	Él , λ [nb 4]	julio por metro cuadrado, por metro	J / m 3	M ⋅ L −1 ⋅ T −2
Emisividad hemisférica	ε	N / A		1	Exitancia radiante de una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad hemisférica espectral	ε ν  o ε λ	N / A		1	Exitancia espectral de una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad direccional	ε Ω	N / A		1	Radiancia emitida por una superficie , dividida por la emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Emisividad direccional espectral	ε Ω, ν  o ε Ω, λ	N / A		1	Radiación espectral emitida por una superficie , dividida por la de un cuerpo negro a la misma temperatura que esa superficie.
Absortancia hemisférica	A	N / A		1	Flujo radiante absorbido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia ".
Absortancia hemisférica espectral	A ν  o A λ	N / A		1	Flujo espectral absorbido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia espectral ".
Absortancia direccional	A Ω	N / A		1	Resplandor absorbido por una superficie , dividido por el resplandor que incide sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia ".
Absortancia direccional espectral	A Ω, ν  o A Ω, λ	N / A		1	Radiación espectral absorbida por una superficie , dividida por la radiación espectral incidente sobre esa superficie. Esto no debe confundirse con " absorbancia espectral ".
Reflectancia hemisférica	R	N / A		1	Flujo radiante reflejado por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Reflectancia hemisférica espectral	R ν  o R λ	N / A		1	Flujo espectral reflejado por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Reflectancia direccional	R Ω	N / A		1	Radiación reflejada por una superficie , dividida por la que recibe esa superficie.
Reflectancia direccional espectral	R Ω, ν  o R Ω, λ	N / A		1	Radiación espectral reflejada por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie.
Transmitancia hemisférica	T	N / A		1	Flujo radiante transmitido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Transmitancia hemisférica espectral	T ν  o T λ	N / A		1	Flujo espectral transmitido por una superficie , dividido por el recibido por esa superficie.
Transmitancia direccional	T Ω	N / A		1	Radiancia transmitida por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie.
Transmitancia direccional espectral	T Ω, ν  o T Ω, λ	N / A		1	Radiación espectral transmitida por una superficie , dividida por la recibida por esa superficie.
Coeficiente de atenuación hemisférico	μ	metro recíproco	m −1	L −1	Flujo radiante absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen.
Coeficiente de atenuación hemisférica espectral	μ ν  o μ λ	metro recíproco	m −1	L −1	Flujo radiante espectral absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen.
Coeficiente de atenuación direccional	μ Ω	metro recíproco	m −1	L −1	Resplandor absorbido y dispersado por un volumen por unidad de longitud, dividido por el recibido por ese volumen.
Coeficiente de atenuación direccional espectral	μ Ω, ν  o μ Ω, λ	metro recíproco	m −1	L −1	Radiación espectral absorbida y dispersada por un volumen por unidad de longitud, dividida por la recibida por ese volumen.
Ver también: SI  · Radiometría  · Fotometría

1. Las organizaciones de normalización recomiendan que las cantidades radiométricasse denoten con el sufijo "e" (de "energético") para evitar confusiones concantidadesfotométricas o de fotones .
2. Símbolos alternativos que a veces se ven: W o E para energía radiante, P o F para flujo radiante, I para irradiancia, W para salida radiante.
3. Las cantidades espectrales dadas por unidad de frecuencia se indican con el sufijo " ν " (griego), que no debe confundirse con el sufijo "v" (para "visual") que indica una cantidad fotométrica.
4. Las cantidades espectrales dadas por unidad de longitud de onda se indican con el sufijo " λ " (griego).
5. Las cantidades direccionales se indican con el sufijo " Ω " (griego).

Ver también

• Función de distribución de reflectancia bidireccional
• Colorimetría
• Emisividad
• Ley del coseno de Lambert
• Transmitancia
• Camino del sol
• Valor de reflectancia de luz
• Albedo

Referencias

1. "Aislamiento térmico - Transferencia de calor por radiación - Cantidades físicas y definiciones" . ISO 9288: 1989 . Catálogo ISO . 1989 . Consultado el 15 de marzo de 2015 .
2. E. Hecht (2001). Óptica (4ª ed.). Educación Pearson. ISBN 0-8053-8566-5 . 
3. IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de oro") (1997). Versión corregida online: (2006–) " Reflectance ". doi : 10.1351 / goldbook.R05235
4. Vocabulario de iluminación internacional CIE
5. Palmer y Grant, El arte de la radiometría
6. Ottaviani, M. y Stamnes, K. y Koskulics, J. y Eide, H. y Long, SR y Su, W. y Wiscombe, W., 2008: ' Reflexión de la luz de las ondas de agua: Configuración adecuada para una investigación polarimétrica en condiciones controladas de laboratorio . Revista de tecnología atmosférica y oceánica, 25 (5) , 715--728.

Enlaces externos

Busque reflectancia en Wikcionario, el diccionario gratuito.

• Reflectividad de metales (gráfico) .
• Datos de reflectancia .