금속의 높은 반사성은 무엇을 설명합니까?

내 이해에서, 정반사 색은 일반적으로 표면이 수직 입사에서 비추어 질 때 반사되는 빛의 양을 말하며 또는 됩니다. 또한, 비금속 재료의 경우,이 값은 프레 넬 방정식 (1은 공기의 굴절률 또는 공극의 지수 임) 으로부터 도출 된 공식 에 의한 재료 의 굴절률로부터 계산된다 : $F_0$$R_0$$n$

$$F_0 = \frac{(n - 1)^2}{(n + 1)^2}$$

Wikipedia의 굴절률 목록에 따르면 :

• 고체 물질은 일반적으로 1.46 ( 융합 석영 ) 내지 2.69 ( 모이 사 나이트 ) 사이의 을 갖는다 . 이는 0.03과 0.21 사이 의 을 의미합니다 .$n$$F_0$
• 액체는 일반적으로 1.33 (물) 내지 1.63 ( 이황화 탄소 )의 을 갖는다 . 내가 실수하지 않으면 0.02와 0.057 사이 의 을 의미합니다 .$n$$F_0$
• 가스는 일반적으로 이므로 을 0으로 가정 할 수 있습니다 .$n \approx 1$$F_0$

이 모든 값은 매우 낮습니다. 다이아몬드 ( ) 및 모 이사 나이트 ( ) 와 같이 높은 굴절률을 갖는 결정조차도 20 %를 거의 초과하지 않습니다. 그러나 대부분의 금속의 값은 50 % 이상입니다. 또한, 위에서 언급 한 공식이 금속에 적용되지 않는다는 것을 여러 번 읽었습니다 (이를 사용하여 쉽게 확인하고 완전히 잘못된 결과를 볼 수 있음). 더 이상의 설명을 찾지 못했습니다.$F_0=0.17$$F_0=0.21$$F_0$

이 차이를 설명하는 현상은 무엇입니까? 금속에 대해 을 계산 어떻게해야합니까 (특히 금속과 접촉하는 매체에 물과 같은 IoR이 1과 다른 경우)?$F_0$

경고 : 저는 물리학자가 아닙니다.

Dan Hulme이 이미 설명했듯이 빛은 금속을 통과 할 수 없으므로 IOR 처리는 훨씬 더 복잡 합니다. 왜 그런 일이 발생하는지와 반사 계수를 계산하는 방법에 대답하겠습니다.

설명 : 금속은 자유 전자로 채워져 있습니다. 이러한 전자는 외부 평형에 반응하여 정전기 평형이 충족 될 때까지 재배치됩니다 (정전기 평형 상태에서 도체 내부의 전기장은 0 임). 전자기파가 금속 표면에 부딪 치면 자유 전자는 생성 된 장이 들어오는 파의 장을 취소 할 때까지 움직입니다. 그룹화 된 전자들은 표면에 닿는 것과 거의 같은 파동을 방출합니다 (즉, 매우 낮은 감쇠). 감쇠량은 재료 특성에 따라 다릅니다.

이 설명으로부터 전도성은 금속에 대한 높은 반사 계수의 핵심 부분이라는 것이 분명합니다.

수학적으로 빠진 것은 복잡한 굴절률 입니다. 금속과 같은 우수한 도체에서 IOR의 복잡한 용어는이 현상을 설명하는 데 중요합니다.

실제로 , 렌더링에서 우수한 금속 매개 변수를 달성하는 것이 더 시각적입니다. 예술가는 좋아 보일 때까지 자신의 취향에 맞게 조정합니다. 종종 금속으로 표시된 재료를 처리 하는 금속성 매개 변수가 표시됩니다.

관련 답변 :

정현파를 사용하여 Ampère-Maxwell 방정식 에서 도체를 유지 하는 옴의 법칙 사용하면 복잡한 굴절률을 볼 수 있습니다. :$J = \sigma \vec{E}$$\vec{E} = e^{i\omega t}$

$$\vec{\nabla} \times \vec{H} = \sigma\vec{E} + \frac{\partial \vec{D}}{\partial t} = \sigma \vec{E} + i\omega \epsilon \vec{E}$$ $$= i\omega \left( \epsilon - i \frac{\sigma}{\omega} \right)\vec{E} = i \omega \epsilon_m\vec{E}$$

전체 항을 복잡한 유전율 으로 해석 할 수 있고 가 재료의 전도도라는 점을 참고하십시오.$\epsilon_m$$\sigma$

정의는 다음과 같이 IOR에 영향을줍니다.

$$n' = \sqrt{\frac{\epsilon_m}{\epsilon_0}} = \sqrt{\frac{\left(\epsilon - i \sigma / \omega\right)}{\epsilon_0}} = n_{\text{real}} + in_{\text{img}}$$

이것은 이 어떻게 복잡 할 수 있는지 보여줍니다 . 또한 와 같이 매우 우수한 도체에 복잡한 용어가 얼마나 관련되어 있는지 확인하십시오 . 이 많이 걸릴 것 때문에, 나는 몇 가지 단계를 건너 뜁니다 참조 페이지 27 : 그것은, 그것을 표시 할 수 있기 때문에 , (우리가 다루고있는 가시 스펙트럼의) : $n'$$\sigma \gg \epsilon_0 \omega$$\sigma \gg \epsilon_0\omega$$\omega$

$$n_{\text{real}} \approx n_{\text{img}}$$

및 IOR을 가진 매체로부터 수직 입사각과 금속으로부터 반사 , 주어진 :$n$$n' \gg n$

$$R = \frac{(n_{\text{real}} - n)^2 + n_{\text{img}}^2}{(n_{\text{real}} + n)^2 + n_{\text{img}}^2} \approx 1$$

좋은 도체가 일반적으로 좋은 반사판이라는 데 동의합니다.

392-398 페이지의 그리피스 의 유명한 전기 역학 소개 에서 이와 유사한 방식으로이 내용을 설명합니다.

여러 금속 의 굴절률을 보십시오 . 그것들은 모두 복잡한 숫자이며 이것을 프레 넬 방정식에 넣을 때 수학이 작동합니다. 모든 각도에서 예상되는 높은 반사율을 얻습니다.

인덱스는 파장에 의존하기 때문에 미묘한 색상 변화도 있습니다. 이것은 실제로 렌더링에 사용되지만 일반적이지 않습니다. 이 기능은 때때로 "도체 프레 넬 (conductor fresnel)"이라고 불리지 만 복잡한 숫자를 가진 프레 넬 방정식과 같습니다.

굴절률은 광이 매체를 통과하는 속도와 관련이 있으며, 적어도 부분적으로 투명한 재료에만 적용된다. 금속은 전기 전도성이므로 불투명하므로 빛이 어떤 속도로든 통과 할 수 없으므로 굴절률이 없습니다.

이것이 Fresnel의 법칙이 적용되지 않는 이유입니다. 들어오는 빛의 반사율 과 투과율 을 예측하기위한 것 입니다. 재료를 통해 빛이 전달되지 않습니다. 흡수되지 않는 모든 것은 반사 반사 (표면이 매끄러운 경우) 또는 확산 산란 (표면이 거친 경우)으로 반사됩니다.