Zákony geometrické optiky

Tepelné záření ve formě elektromagnetických vln respektuje velmi jednoduché zákony geometrické optiky.

Dopadá-li na těleso zářivý tok MathInline is replaced by LTMath, potom se jeho část MathInline is replaced by LTMath pohltí, část MathInline is replaced by LTMath odrazí a část MathInline is replaced by LTMath tělesem pronikne. Podle zákona o zachování energie musí platit:

Dělíme-li všechny členy MathInline is replaced by LTMath, dostaneme:

kde

MathInline is replaced by LTMath je součinitel pohltivosti (absorptance)
MathInline is replaced by LTMath je součinitel odrazivosti (reflektance)
MathInline is replaced by LTMath je součinitel propustnosti (transmitance).

Platí tedy:

Odraz a lom paprsků

Při dopadu paprsku na rovinné rozhraní dvou opticky různých prostředí (s rozdílným indexem lomu), dochází k částečnému odrazu a částečnému lomu, nebo totálnímu odrazu.

Odraz je jev, při kterém dopadající paprsek opouští plochu dopadu bez změny své frekvence. Při odrazu z ideálně hladkého povrchu platí zákon odrazu:

• úhel dopadu je roven úhlu odrazu,
• dopadající paprsek, odražený paprsek a normálový vektor plochy dopadu jsou ve stejném poloprostoru.

Když paprsek prochází z jednoho média do druhého, pro úhel lomu platí zákon lomu, který vyjadřuje Snellův zákon.

kde

• MathInline is replaced by LTMath je úhel lomu
• MathInline is replaced by LTMath je úhel dopadu
• n je index lomu

Abychom mohli vyhodnotit jak velká část paprsku byla odražena a jaká lomena, použijeme Fresnelovy rovnice, které počítají energetické poměry odražených a lámaných paprsků na rovinném rozhraní dvou neabsorbujících, homogenních, izotropních, lineárních, nemagnetických dielektrik s indexy lomu n1 a n2.

Pro odrazivost vlny paralelně polarizované na rovinu dopadu platí

Pro propustnost platí

Pro odrazivost vlny kolmo polarizované na rovinu dopadu platí

Součinitel odrazivosti je možno uvažovat aritmetický průměr součinitel odrazivosti pro paralelně a kolmo polarizované paprsky