Spekulaariheijastus

Spekulaariheijastus on valon tai muun sähkömagneettisen säteilyn heijastumista sileältä pinnalta siten, että heijastunut säteily säilyttää alkuperäisen aallon suunnan määräävän kulmakäytöksen. Klassinen laki muotoillaan yksinkertaisesti: tulokulma suhteessa pinnan normaaliin on yhtä suuri kuin heijastuskulma. Tämä johtuu heijastuvan säteilyn ja pinnan normaalia kuvaavien vektorien geometriasta.

Spekulaariheijastusta esiintyy erityisesti fysikaalisesti sileillä pinnoilla, joiden karheus on paljon pienempi kuin säteilyn aallonpituus; karkeilla pinnoilla heijastus muuttuu diffuusiksi. Heijastuksen voimakkuuteen ja polarisaatioon vaikuttavat materiaalin optiset ominaisuudet ja Fresnelin yhtälöt, jotka kuvaavat osittaisen heijastuksen ja läpäisyn riippuvuutta tulokulmasta ja taajuudesta.

Spekulaariheijastuksella on paljon käytännön sovelluksia: peilit, optiset instrumentit, teleskoopit ja kamerajärjestelmät hyödyntävät sitä valon ohjaamiseen. Tietokonegrafiikassa spekulaariheijastuksen mallinnus tuottaa kiilteitä ja heijastavia pintoja realistisissa renderoinneissa. Mittauksissa käytetään goniometrejä ja spektrometrejä pintojen heijastusominaisuuksien kvantifiointiin.

Erottelu spekulaari- ja diffuusiheijastuksen välillä on tärkeä sekä teoreettisessa optiikassa että teollisissa sovelluksissa, koska se määrää pinnan visuaalisen ulkonäön, kontrastin ja valon käytettävissä olevan suunnan.