拡散反射 拡散反射の概要

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拡散反射

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/02/04 01:35 UTC 版)

入射光(incident light)と、光沢面からの拡散反射(diffuse reflection)と鏡面反射(specular reflection)。^[1] 矢印の長さは光度を表し、ランベルトの余弦則に従う。

固体表面による拡散反射の一般的な機構 (反射は表現されていない)。

でこぼこした表面からの拡散反射

拡散反射は、入射光が界面下に透過し、多重反射及び散乱することによって起こると考えられる。吸光のある材質ではその過程で特定の波長の拡散反射光の強度が弱まる。よって拡散反射スペクトルと透過スペクトルは類似したものになる。金属表面で拡散反射が起こらない理由は、自由電子が内部への光の侵入を妨げるためである。

ゼリーやロウのように、光を比較的多く透過する材料では、入射光が内部の深くまで透過、拡散、散乱し、出射する場所が入射した場所から離れている（反射とは呼びがたい）ため、拡散反射ではなく表面下散乱と呼んで区別される。

理論

拡散反射スペクトルの強度再現には、クベルカとムンクによって導かれた^[2]。

${\displaystyle f(R_{\infty })\equiv {\frac {(1-R_{\infty })^{2}}{2R_{\infty }}}={\frac {K}{S}}}$

ここで${\displaystyle f(R_{\infty })}$はクベルカ-ムンク (Kubelka-Munk) 関数、${\displaystyle R_{\infty }}$は光拡散距離に対して十分に厚いサンプルにおける絶対拡散反射率、${\displaystyle K}$は吸収係数、${\displaystyle S}$は散乱係数である。

近似

拡散反射の最も単純な近似は、光束が半球状に一様に分布するランバート反射である。より正確なモデルに、表面の凹凸を加味したオーレン・ネイヤー反射がある。