Figura 1. Ângulos de incidência, reflexão e transmissão.

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CAPÍTULO 14: ILUMINAÇÃO
Figura 1. Ângulos de incidência, reflexão e transmissão.
Um princípio básico que governa a propagação da luz é o da conservação da energia.
Assim, a energia que chega a uma superfície de separação entre dois meios é refletida,
transmitida ou absorvida. Ou seja, a soma das energias refletida, transmitida e absorvida
é igual à energia incidente.
Nesta seção vamos estudar a interação da energia luminosa com algumas superfícies idealizadas e determinar as leis de propagação nessas superfícies. Inicialmente
introduzimos algumas notações (ver Figura 1). Se S é superfície e p ∈ S, indicamos
por n o vetor normal a S em p. Dado um observador num ponto O o vetor unitário
ωr = (O − p)/|O − p| é chamado de vetor do observador (“eye vector”). Se um raio
luminoso incide em S no ponto p, chamamos de ângulo de incidência θi o ângulo que o
raio forma com o vetor normal n. O vetor unitário na mesma direção do raio incidente,
porém em sentido contrário, é chamado de vetor de incidência e será representado por
ωi . Note que cos θi = ωi , n. O plano formado pelo vetor de incidência ωi e pelo vetor
normal n à superfície, é chamado de plano de incidência. Os outros ângulos e vetores
mostrados na Figura 1 serão definidos mais adiante.
Existem três tipos de material considerados perfeitos do ponto de vista da interação
com a energia luminosa: o refletor especular perfeito, o transmissor perfeito, e o difusor
perfeito ou Lambertiano.
Refletor especular perfeito
Uma superfície S é um refletor especular perfeito quando ela satisfaz a lei lei de reflexão
especular:
“Para cada raio incidente, existe um único raio de reflexão, que está contido
no plano de incidência, e além disso os ângulos de incidência e de reflexão
são iguais, θi = θs .”
O vetor unitário na direção do raio refletido especularmente será indicado por vs . A
Figura 1 ilustra a geometria da reflexão especular. Note que cos θs = n, vs .