Reflexividade

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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.

R_c = E_r / E_i

Diferença entre reflectância e reflexividade[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

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[editar | editar código-fonte]

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 idéia 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 \rho_e(z) , a reflectividade pode ser aproximada por:

 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

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

Relações com outras propriedades[editar | editar código-fonte]

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

  1. \varrho + \alpha = 1
  2. \alpha = \tau + \delta\,
  3. \varrho + \tau + \delta = 1

Aplicações[editar | editar código-fonte]

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

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências[editar | editar código-fonte]

  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