Współczynnik odbicia

Współczynnik odbicia fali – stosunek natężenia fali odbitej do natężenia fali padającej

${\displaystyle \mathbb {R} ={\frac {I_{o}}{I_{p}}},}$

gdzie:

${\displaystyle I_{p}}$ – natężenie fali padającej,

${\displaystyle I_{o}}$ – natężenie fali odbitej.

Współczynnik odbicia jest bezwymiarowy.

W optyce

Definicja matematyczna

Współczynnik odbicia mocy to stosunek strumienia promienistego odbitego do strumienia promienistego padającego:

${\displaystyle \mathbb {R} ={\frac {\Phi _{\mathrm {e} }^{\circ }}{\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {p} }}},}$

gdzie:

${\displaystyle \Phi _{e}^{\circ }}$ – strumień promienisty odbity przez daną powierzchnię (płaską, półkulistą),

${\displaystyle \Phi _{e}^{p}}$ – strumień promienisty padający na tę powierzchnię.

Oprócz energetycznego współczynnika odbicia mocy można spotkać też amplitudowy współczynnik odbicia (oznaczany małą literą ${\displaystyle r}$), który jest ilorazem zespolonej amplitudy pola elektrycznego fali odbijanej do takiej amplitudy fali padającej. Na nich definiuje się prawa sinusa i tangensa Fresnela. Współczynnik odbicia mocy jest zazwyczaj kwadratem amplitudowego współczynnika odbicia: ${\displaystyle \mathbb {R} =\|r\|^{2}.}$

Zależność od kąta padania

Współczynnik odbicia jest funkcją kąta padania i może zależeć też od długości fali. Dla światła zależność ta wynika ze wzorów Fresnela na współczynnik odbicia Fresnela ${\displaystyle R_{F}.}$ Dla polaryzacji s prostopadłej do płaszczyzny padania zależność współczynnika odbicia od kąta padania wyraża wzór:

${\displaystyle \mathbb {R} _{s}=\left({\frac {n\cos \beta -\cos \alpha }{n\cos \beta +\cos \alpha }}\right)^{2},}$

gdzie:

${\displaystyle \alpha }$ – kąt padania światła,

${\displaystyle \beta }$ – kąt załamania,

${\displaystyle n}$ – względny współczynnik załamania drugiego ośrodka (od którego światło się odbija) względem ośrodka pierwszego (w którym światło rozchodzi się początkowo).

Dla polaryzacji ${\displaystyle p}$ równoległej do płaszczyzny padania współczynnik odbicia wynosi:

${\displaystyle \mathbb {R} _{p}=\left({\frac {\cos \beta -n\cos \alpha }{\cos \beta +n\cos \alpha }}\right)^{2}.}$

I ten wzór daje 0 dla kąta Brewstera (pod warunkiem n>1^[1]).

Padanie normalne światła

Dla światła padającego prostopadle do powierzchni, czyli dla światła o kącie padania równym 0 współczynnik odbicia zależy tylko od współczynnika załamania, a oba wzory redukują się do prostej postaci

${\displaystyle \mathbb {R} =\left({\frac {n-1}{n+1}}\right)^{2}.}$

Oznaczając bezwzględny współczynnik załamania pierwszego ośrodka przez ${\displaystyle n_{p}}$ i bezwzględny współczynnik załamania ośrodka odbijającego przez ${\displaystyle n_{o},}$ wzór ten można zapisać w postaci

${\displaystyle \mathbb {R} =\left({\frac {n_{0}-n_{p}}{n_{0}+n_{p}}}\right)^{2}.}$

Zobacz też

• albedo
• odbicie fali
• współczynnik załamania

Przypisy

Bibliografia

• Jurgen R. Meyer-Arendt: Wstęp do optyki. Wyd. 1. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1977.