Reflexividade

Curvas espectrais de reflectância do alumínio, prata e ouro com incidência normal.

Reflexividade é uma propriedade de objetos refletores espessos, calculada pela razão entre a energia eletromagnética refletida e a incidente. Determina-se pelo valor limite da reflectância (fração da energia eletromagnética incidente que é refletida numa superfície em contraste com o coeficiente de reflexão) quando o objeto refletor for suficientemente espesso.

A generalização da reflexividade para uma rede de difração é chamada de eficiência de difração.

${\displaystyle R_{c}=E_{r}/E_{i}}$

Diferença entre reflectância e reflexividade

A reflectância é calculada pelo quadrado da magnitude do coeficiente de reflexão, podendo esse ser expresso por um número complexo, como determinado pelas equações de Fresnel para uma camada única, ao passo que a reflexividade é sempre expressa por um número real positivo.

Segundo a CIE (Comissão Internacional de Iluminação), a reflexividade difere da reflectância no sentido de ser um valor aplicado a objetos refletores espessos, enquanto que a reflectância varia conforme a espessura do objeto, devido à reflexão interna. Ou seja, a reflectância é a fração de energia eletromagnética refletida por uma determinada amostra e a reflectividade é uma propriedade do material.

Tipos de superfície

Mecanismo geral da dispersão em superfícies sólidas

As superfícies podem ser divididas em dois tipos, de acordo com sua reflexão: especular e difusa. Porém a maioria dos objetos possui um equilíbrio de propriedades.

Superfícies com reflexão especular

As superfícies desse tipo possuem sua reflexividade próxima a zero em todos os ângulos, exceto o próprio ângulo de reflexividade, ou seja, a radiação refletida só percorrerá a mesma trajetória da radiação incidente apenas se a incidência for ortogonal. Exemplos: vidro, metal polido, espelho.

Superfícies com reflexão difusa

As superfícies desse tipo possuem reflexividade uniforme, ou seja, a radiação é refletida quase que igualmente para todos os ângulos de emissão. Exemplo: superfície pintada com tinta branca fosca.

Reflexividade da água

A reflexão ocorre quando a luz atravessa meios com índice de refração diferentes. A reflexão especular da água é calculada utilizando as equações de Fresnel. Visto que a reflexão de Fresnel é direcional, não há uma contribuição significativa para o albedo, que é a reflexão difusa.

Outro fator que dificulta a quantização da reflexividade de uma superfície aquosa é a possível existência de ondas.

Coeficientes de reflexão de fresnel de uma superfície limite entre o ar e um material variável na dependência do índice refractivo complexo e o ângulo de incidência

Reflexividade em raios X

Raios X também são refletidos por certos materiais e o fenômeno é utilizado em interferometria para analisar a estrutura de filmes finos e depósitos de camadas múltiplas em física e química. É uma ideia complementar a elipsometria. A ideia é medir a reflexão especular de Raios X em uma superfície e ver qualquer desvio a partir dos coeficientes de Fresnel. Ele foi desenvolvido pelo professor Lyman G. Parratt, da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos e publicado em um artigo na Physical Review em 1954. Quando a superfície não é perfeitamente lisa e em vez disso tem uma densidade de elétrons dada por ${\displaystyle \rho _{e}(z)}$, a reflectividade pode ser aproximada por:

${\displaystyle R(Q)/R_{F}(Q)=\left|{\frac {1}{\rho _{\infty }}}{\int \limits _{-\infty }^{\infty }{e^{iQz}\left({\frac {d\rho _{e}}{dz}}\right)dz}}\right|^{2}}$

onde

• ${\displaystyle R(Q)/R_{F}(Q)}$ é a reflectividade
• ${\displaystyle Q=4\pi \sin(\theta )/\lambda }$
• ${\displaystyle \lambda }$ é o comprimento de onda de raios X
• ${\displaystyle \rho _{\infty }}$ é a densidade de elétrons do material
• ${\displaystyle \theta }$ é o ângulo de incidência

Relações com outras propriedades

Os coeficientes de absorção (α), transmissibilidade (τ) e dissipação (δ) podem ser relacionados com a reflexividade (ϱ) através das seguintes equações:

1. ${\displaystyle \varrho +\alpha =1}$
2. ${\displaystyle \alpha =\tau +\delta \,}$
3. ${\displaystyle \varrho +\tau +\delta =1}$

Aplicações

A reflexividade é um conceito importante nos campos de estudo da ótica, energia heliotérmica e radar.

Ver também

• Albedo
• Reflexão
• Emissividade
• Transmissão

Referências

1. Optics: Miles V. Klein, Thomas E. Furtak
2. CIE (the International Commission on Illumination)
3. The Art of Radiometry: Palmer and Grant
4. Optics: Eugene Hecht