Qu'est-ce que la réflexion spéculaire de la lumière ? | Qu'est-ce que la réflexion régulière ?
Définition de la réflexion spéculaire :
La réflexion spéculaire fait référence au phénomène de réflexion de rayons lumineux parallèles tombant sur une surface, à des angles égaux. La réflexion spéculaire est réalisée par des surfaces lisses telles que des miroirs. La réflexion spéculaire suit toutes les 3 lois de la réflexion, c'est-à-dire que l'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence, les rayons normal, incident et réfléchi se trouvent tous sur le même plan. Le rayon incident et le rayon réfléchi sont de l'autre côté de la normale.
Qu'est-ce que la réflexion diffuse ? | Qu'entend-on par réflexion diffuse ?
Définition réflexion diffuse | réflexion non spéculaire :
La réflexion diffuse fait référence au phénomène de réflexion de rayons lumineux parallèles tombant sur une surface, sous différents angles. La réflexion diffuse est réalisée par des surfaces rugueuses telles que des routes, des murs, etc.
À noter : Pour qu'une réflexion diffuse soit idéale, elle doit suivre et démontrer les lois lambertiennes de la réflexion. Selon cela, la luminance est la même pour toutes les directions présentes dans le demi-espace qui jouxte la surface réfléchissante. Les réflexions diffuses sont parfois appelées réflexions non spéculaires.
La réflexion diffuse signifie-t-elle l'échec des lois de la réflexion ? | La réflexion diffuse suit-elle la loi de la réflexion ?
La réflexion diffuse comme la réflexion spéculaire suit toutes les lois de la réflexion. L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence où les deux angles sont mesurés à partir de la normale, et le rayon incident normal et le rayon réfléchi au point d'incidence sont dans le même plan. Le rayon incident et le rayon réfléchi sont présents de part et d'autre de la normale.
Exemples de réflexion diffuse
Quelles sont les composantes de la réflexion ?
Quelles sont les lois de la réflexion ?
Lois de la réflexion | loi de la réflexion spéculaire
Les lois de la réflexion sont données par :
- L'angle de réflexion est égal à l'angle d'incidence où les deux angles sont calculés à partir des plans normaux.
- Les rayons normaux, incidents et réfléchis au point d'incidence restent tous dans le même plan identique.
- Le rayon incident et le rayon réfléchi existent dans les autres/côtés opposés à la normale.
Ici,
Ordinaire:
une ligne à 90° de la surface d'un milieu réfléchi.
Rayon incident:
Un rayon de lumière allant au milieu réfléchi.
Rayon réfléchi :
Un rayon qui sort du milieu réfléchi.
Angle d'incidence :
L'angle entre le rayon incident et la normale.
Angle de réflexion :
L'angle entre le rayon réfléchi et la normale.
Quelle est la différence entre la réflexion spéculaire et diffuse ? | En quoi la réflexion spéculaire diffère-t-elle de la réflexion diffuse ?
Réflexion spéculaire vs réflexion diffuse
| Le reflet spéculaire | Réflexion diffuse |
| La réflexion des rayons lumineux parallèles incidents se produit à des angles égaux. | La réflexion des rayons lumineux parallèles incidents se produit à des angles inégaux. |
| Nécessite que la surface réfléchissante soit très lisse. | Nécessite que la surface réfléchissante soit rugueuse. |
| Suit toutes les lois de la réflexion pour former une image. | Suit les lois de la réflexion pour diffuser la lumière. |
| Exemple : réflexion par un miroir / surface métallique polie. | Exemple : réflexion par une surface non polie/rugueuse comme les routes, les murs, etc. |
| La réflectance est nulle pour tous les angles, à l'exception de l'angle de réflexion exact. | Il existe une valeur de réflectance non nulle pour approximativement chaque angle. |
Qu'est-ce que la réflectance ?
Définition de la réflectance
La réflectance de surface d'un matériau est définie comme l'efficacité du matériau à réfléchir l'énergie rayonnante incidente. En d'autres termes, la réflectance fait référence au rapport de la puissance du rayon lumineux réfléchi sur le rayon lumineux incident du plan du matériau.
Mesure de réflectance diffuse
La réflectance spéculaire valable pour le verre lisse ou les surfaces métalliques polies est approximativement nulle pour tous les angles, sauf à l'angle de réflexion applicable. Cet angle est l'angle réfléchi qui a une valeur équivalente à l'angle d'incidence sur le côté opposé de la normale, et dans le cas où le rayon incident tombe normalement sur la surface du matériau, il est réfléchi dans la même direction, c'est-à-dire les deux l'angle réfléchi et l'angle incident sont égaux à 0o.
La réflectance diffuse de certains matériaux comme la peinture blanche mate est uniforme, c'est-à-dire que le flux lumineux est réfléchi de manière égale ou presque égale à tous les angles. On dit que de tels matériaux suivent les lois lambertiennes de la réflexion. Dans le monde pratique, les matériaux présentent un mélange de propriétés réfléchissantes diffuses et spéculaires.
Qu'est-ce que la spectroscopie à réflectance diffuse ?
Principe de la spectroscopie à réflectance diffuse
La spectroscopie à réflectance diffuse fait référence à une méthode ou une technique hautement développée d'observation et d'analyse des caractéristiques spectrales d'objets solides opaques. La méthode de spectroscopie de réflectance diffuse fonctionne en prenant en considération le phénomène de réflexion interne de la lumière qui est diffuse ainsi que la réflexion de surface externe de la lumière qui est spéculaire.
La technique de spectroscopie de réflectance diffuse est considérée comme extrêmement utile pour analyser et observer les interactions entre plusieurs composants de la formulation. Cette méthode a été utilisée avec succès pour caractériser de nombreuses réactions à l'état solide. Dans l'une de ces expériences, l'enquête a utilisé cette méthode avec des conditions de stress conçues de manière appropriée pour examiner et transporter différents types d'interactions avec des excipients spécialisés, des voies de dégradation et pour modifier la biodisponibilité en fonction de la chimisorption de l'échantillon sur certains composants différents au cours de la formulation.
Capteur photoélectrique à réflexion diffuse
Dans un capteur photoélectrique à réflexion diffuse, la Source de lumière et le récepteur de lumière sont présents dans le même instrument. Les capteurs photoélectriques à réflexion diffuse sont capables de détecter des choses lorsque le faisceau de lumière émis vers la cible donnée subit une réflexion sur la surface de la cible et est redirigé vers le détecteur.
Ces types de capteurs diffusés sont largement utilisés pour les applications d'automatisation car ils sont plus maniables ou plus compacts (car la plupart des composants de détection sont présents dans le couvercle unique) que la plupart des autres capteurs remplissant la même fonction.
Les capteurs photoélectriques à réflexion diffuse sont principalement utilisés pour :
- Détection d'un certain nombre d'objets à partir d'une unité de convoyage commune.
- Détection de matériaux translucides.
- Détection du niveau de substance présente à l'intérieur de différents conteneurs.
- À Détectez l'existence de pièces, de boîtes et de matériaux Web.
- Détection de certaines caractéristiques d'identification pour déterminer l'orientation d'un objet.
- La détection des conditions d'erreur pour l'examen des objets fonctionne.
Les capteurs photoélectriques à réflexion diffuse sont conviviaux car ils sont simples en termes de procédure d'installation car tous les composants sont inclus dans une seule unité et sont également des solutions de détection de poche. Cependant, comme tout autre dispositif, les capteurs photoélectriques à réflexion diffuse présentent également certains inconvénients.
Ces capteurs fournissent des résultats moins précis lorsqu'ils sont utilisés pour détecter la position que la détection par faisceau. Ces capteurs se révèlent également moins efficaces sur les objets translucides. De plus, on constate que de tels types de les capteurs sont facilement affectés par la couleur de la surface, la texture du matériau, l'angle d'incidence, les caractéristiques physiques de la cible et les environnements non homogènes.
Instrument de spectroscopie à réflectance diffuse
Les instruments de spectroscopie à réflectance diffuse fournissent des mesures en alignant le matériau devant la fenêtre de lumière incidente, puis un faisceau lumineux concentré est réfléchi de l'objet vers le détecteur à l'aide d'une sphère recouverte de sulfate de baryum à l'intérieur. La valeur obtenue à partir de ce montage est la réflectance ou réflectance relative du matériau considéré par rapport à la réflectance de référence standard d'un tableau blanc qui est considérée comme égale à 100 %.
La lumière est alors dirigée vers le matériau donné sous un angle de 0°. Pendant ce temps, la lumière réfléchie spéculairement quitte la sphère d'intégration et n'est donc pas captée par le détecteur. Pour cette raison, cette configuration est capable de mesurer uniquement la lumière réfléchie diffuse. Cependant, de nouveaux modèles de sphères d'intégration sont conçus, capables d'envoyer des faisceaux lumineux à différents angles d'incidence. Ces modèles peuvent donc calculer la combinaison de la lumière réfléchie spéculaire et diffuse.
Que se passe-t-il lors de la réflexion spéculaire ?
Lampe à fente à réflexion spéculaire
Le phénomène de réflexion spéculaire est appliqué pour visualiser et analyser la fonctionnalité des surfaces cornéennes et du cristallin de l'œil humain. Il est clair pour nous que lorsque la surface réfléchissante est lisse, la réflexion sera régulière ou spéculaire et lorsque la surface réfléchissante est irrégulière ou rugueuse, la réflexion sera irrégulière ou diffuse. Ceci est utilisé pour examiner l'extérieur normal de l'endothélium cornéen. Cette méthode est réalisée en positionnant l'illuminateur à environ 30 degrés d'un côté et le microscope à 30 degrés du côté opposé. L'angle du microscope par rapport à l'illuminateur doit être égal et opposé.
Pour visualiser l'endothélium, il faut commencer par un grossissement inférieur allant d'environ 10X à 16X. Un faisceau de lumière relativement étroit doit être dirigé sur la cornée de manière à ce que la réflexion de la lumière provenant de l'épithélium cornéen éblouisse vos yeux. Après cela, il faut déplacer légèrement le faisceau lumineux étroit sur le côté et regarder à côté de lui, le reflet provenant de la surface endothéliale.
Après celui-ci doit passer au grossissement le plus élevé possible. La hauteur du faisceau fendu peut être légèrement abaissée pour réduire l'éblouissement. Lorsque nous élargissons la fente, nous améliorons le champ de vision mais réduisons le contraste. On constate que l'endothélium cornéen peut être mieux observé en utilisant une seule lentille oculaire. Par conséquent, on pourrait fermer l'œil qui ne regarde pas pour de meilleurs résultats.
La méthode décrite ici nécessite de nombreux tests pour une évaluation correcte. En effet, les cellules endothéliales cornéennes ont un contraste très faible et nécessitent une certaine expérience pour les détecter correctement. Les cellules qui ne sont comptées que par la technique de la lampe à fente ne sont généralement pas acceptées. Les résultats trouvés par microscopie spéculaire de contact sont considérés comme fournissant des résultats beaucoup plus précis.
Qu'est-ce que le FTIR ?
Réflectance spéculaire FTIR
In FTIR (Infrarouge à transformée de Fourier), L'échantillonnage par réflectance spéculaire est considéré comme une méthode très cruciale qui est utilisée pour mesurer les films minces sur des substrats réfléchissants, analyser les échantillons en vrac et mesurer les couches monomoléculaires sur le matériau d'un substrat. Cette méthode est très populaire car elle permet l'observation et l'analyse d'échantillons sans nécessiter de préparation d'échantillon. Cela aide également à garder le matériau de l'échantillon non impacté pour toutes les mesures suivantes.
La première partie de la méthode d'échantillonnage consiste à mesurer le flux lumineux réfléchi par la surface du matériau à un angle d'incidence donné. Au bout de la surface du matériau, l'apparition de certains phénomènes électromagnétiques et physiques est observée et dépend de l'angle d'incidence du faisceau d'éclairage, de l'indice de réfraction du matériau, de l'épaisseur du matériau et d'autres échantillons puis conditions expérimentales courantes.
Quelle est la formule de la réflexion spéculaire ?
Formule de réflexion spéculaire
La loi de la réflexion peut être démontrée en utilisant les propriétés de l'algèbre linéaire. La direction d'un vecteur réfléchi peut être calculée par la direction du vecteur incident et le vecteur normal de surface.
Dans une direction incidente donnée di de la source de lumière à la surface du matériau et laisser la direction normale de la surface dn, la direction réfléchie spéculairement ds est donné par l'équation :
De dn. réi est une quantité scalaire générée par le produit scalaire des deux vecteurs.
Dans cette équation, certains auteurs peuvent décrire les directions incidente et de réflexion avec des conventions de signes différentes.
Si nous supposons la représentation de ces vecteurs euclidiens sous forme de colonne, alors l'équation donnée peut également être exprimée comme une multiplication matrice-vecteur :
Où R se réfère à la matrice de transformation de Householder et est défini comme :
R est donné dix termes d'une matrice identité I et deux fois le produit extérieur de dn.
Coefficient de réflexion spéculaire
Considérons un faisceau lumineux provenant d'une source de lumière ponctuelle distante dans la direction donnée comme ~s. Ce faisceau lumineux est réfléchi dans une gamme de directions autour des directions parfaites du miroir ~m = 2(~n · ~s) ~n−~s.
Une telle représentation courante de ceci est donnée par l'expression suivante :
Ls ( ~de) = rsI max(0, ~m · ~de) α
Ici, le terme rs est appelé coefficient de réflexion spéculaire (qui prend fréquemment une valeur égale à 1 − rd), 'JE' fait référence à la puissance de la puissance incidente de la source ponctuelle donnée, et α≥0 est considéré comme une constante, connue sous le nom de largeur de la lumière spéculaire.
Avec l'augmentation de la valeur de , il y a une diminution de la largeur effective de la réflexion spéculaire. Cet arrangement devient un miroir lorsque la limite à mesure que α augmente.
A quoi sert la réflexion spéculaire ?
Applications de la réflexion spéculaire et diffuse
Un certain nombre d'applications de la réflexion diffuse et de la réflexion spéculaire peuvent être trouvées dans notre vie de tous les jours. Ici, nous allons discuter de deux applications majeures que nous expérimentons presque tous les jours :
- Réflexion diffuse : lorsque nous conduisons une automobile, toute forme d'éblouissement rend la concentration sur la route difficile pour le conducteur. En saison des pluies, lorsqu'une grande partie de la route est mouillée et réfléchit la lumière provenant des phares des autres voitures, il devient difficile de conduire. Cet éblouissement résultera de la réflexion spéculaire du faisceau lumineux. Cependant, la surface rugueuse des routes aide à maintenir une réflexion diffuse qui réduit l'éblouissement des yeux du conducteur. Lorsque l'eau remplit les cols de la route, elle devient plus douce, ce qui entraîne une réflexion spéculaire.
- Réflexion spéculaire : Considérons maintenant une application de la réflexion en photographie. Nous avons tous vu et applaudi de beaux paysages de la nature comprenant un plan d'eau calme au premier plan reflétant les objets présents à l'arrière-plan, sur le côté ou au-dessus. Lorsque l'eau est calme, sa surface est lisse et elle agit comme un miroir appliquant le principe de la réflexion spéculaire pour former des images. Maintenant, pour la caméra, l'objectif de la caméra pourrait recevoir directement les rayons lumineux réfléchis par la masse d'eau (subissant une réflexion spéculaire). Si la lumière frappe une autre surface rugueuse (subissant une réflexion diffuse) avant d'atteindre la caméra, l'objectif de la caméra ne sera pas en mesure de capturer l'image de la réflexion de la masse d'eau. Par conséquent, uniquement lorsque la réflexion spéculaire envoie un large faisceau de lumière à l'objectif de la caméra et qu'elle est capable de former une réplique exacte de l'image.
Numérique sur réflexion spéculaire et diffuse
Considérons trois rayons de lumière parallèles. Ces rayons lumineux sont ensuite amenés à être incidents sur une surface bosselée rugueuse à des angles légèrement différents, comme le montre la figure ci-dessous. Les angles d'incidence des rayons sont donnés par 15o pour le rayon A (bleu sur la figure), 31o pour le rayon B (vert), et 47o pour le rayon C (rouge).
(a) Quels seront les angles de réflexion pour chacun des trois rayons ?
(b) Est-il possible que les trois rayons restent parallèles après avoir subi une réflexion ?
(c) Tracez le trajet des rayons lumineux réfléchis.
Solutions:
| (une) | Nous savons d'après l'énoncé des lois de la réflexion que l'angle de réflexion est équivalent à l'angle d'incidence pour chaque rayon, et donc, l'angle d'incidence pour le rayon A sera de 15o, l'angle d'incidence du rayon B sera de 31o, et l'angle d'incidence du rayon C sera de 47o. |
| (B) | Non, comme la surface est mentionnée comme étant rugueuse et bosselée, les trois rayons diffuseront après réflexion et ne seront pas parallèles les uns aux autres. |
| (c) | La figure ci-dessous montre le chemin de chaque rayon lumineux après avoir subi une réflexion à partir de la surface donnée. |
Qu'est-ce qui réfléchit le plus le papier de soie léger ou la vitre ?
Le papier de soie s'il n'est pas noir reflétera plus de lumière que le verre. De plus, le verre est transparent, laisse passer la lumière.
Pourquoi ne voyez-vous pas votre reflet dans tous les objets qui réfléchissent la lumière ?
La principale raison pour laquelle nous ne pouvons pas voir la réflexion de tous les objets est que la lumière réfléchie par ces objets peut être dispersée.
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Bonjour, je m'appelle Sanchari Chakraborty. J'ai fait un Master en Electronique.
J'aime toujours explorer de nouvelles inventions dans le domaine de l'électronique.
Je suis un apprenant avide, actuellement investi dans le domaine de l'optique et de la photonique appliquées. Je suis également membre actif de la SPIE (Société internationale d'optique et de photonique) et de l'OSI (Optical Society of India). Mes articles visent à mettre en lumière des sujets de recherche scientifique de qualité d'une manière simple mais informative. La science évolue depuis des temps immémoriaux. Alors, j'essaie de ma part d'exploiter l'évolution et de la présenter aux lecteurs.
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