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반사율


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1. 개요2. albedo
2.1. 백색도2.2. 반사율2.3. 관련 문서
3. reflectivity

1. 개요



무언가를 반사하는 비율을 말한다. 밑에서 볼 수 있듯이 과학적인 의미로는 albedo와 reflectivity가 있는데 이 둘은 엄밀하게는 서로 다른 개념이다. reflectivity는 일반적인 반사율이고 albedo는 천문, 기상에 한정된 반사율인데 본드 알베도, 기하학적인 알베도로 가면 반사율만으로는 정리가 되지 않는 서로 미묘하게 다른 개념이다.

2. albedo

2.1. 백색도

알베도의 원래 의미는 '물체가 얼마나 하얀가?'에 대한 값인 '백색도(whiteness)'를 뜻하는 말이었다. 0~1 사이의 값을 가지며, 1 은 완전한 백색, 0 은 완전한 흑색이다.

그런데, '색'이란 물체가 빛을 얼마나 반사하느냐에 따라 결정된다. 즉, 백색도가 0 이라는 것은 빛을 포함한 모든 전자기파를 전혀 반사하지 않고 흡수한다는 뜻이며, 이런 특성을 가진 가상의 물체를 흑체라고 부른다. 흑체에 가까운 현실의 물질로 반타 블랙이 있다.

반대로 백색도가 1 이라는 것은 모든 빛과 전자기파를 반사한다는 의미로, 완전 무결한 거울이라고 할 수 있다. 상당수의 금속알베도가 1에 가깝다.[1]

이후, 알베도는 '빛을 얼마나 반사하는가?'라는 의미로 재정립되었으며, 한국어 번역도 '반사율'로 정해졌다.

2.2. 반사율

학계에서는 이 의미로는 알베도라고 부르는 것이 일반적이지만 반사율이라고 불러도 이해 된다.

입사광량(정확히는 입사되는 전자기파)에 대한 반사되는 정도를 수치로 나타낸 것을 말한다. 주로 사용하는 분야는 천문학이나 기상학이다.

전혀 반사하지 않을 때를 0, 완전히 반사할 때를 1로 잡고 그 사이의 실수 혹은 백분율로 %로 나타내기도 한다. 예를 들면 지구의 태양광에 대한 알베도는 0.306 혹은 30.6% 정도이다. 은 0.136 혹은 13.6%로 정의된다. 일반적인 토양으로 덮인 지표가 물보다 알베도가 낮고, 물보다는 눈이나 얼음이 반사율이 훨씬 높기 때문에 이는 평균값이며, 따라서 극지방의 반사율이 더 높다. 구름 역시 반사율이 높다.

눈이나 얼음은 반사율이 높기 때문에 복사냉각으로 극지방은 기온이 크게 내려간다. 따라서 극지방에서는 여름에 백야가 나타나 오랜 시간 태양광을 받더라도 (해당 지역이나 주변 지역의)반사량이 많아 기온이 크게 오르지 않는다.

입사광을 받는 물체에 따라 반사율이 다르기 때문에, 천문학에서는 어떠한 천체의 상태를 반사율로 추정한다. 이 때문에 반사율은 천문학 연구에 있어 매우 중요한 물리량 중 하나이다. 그 예로 반사율은 행성에서의 복사 평형에 의한 온도 예측에 중요한 변수로써 작용하는데, 반사율이 높은 행성이거나 위성일수록 그 표면온도가 낮으며 각종 복사의 예측 등에 사용되게 된다.

2.3. 관련 문서

3. reflectivity

반사계수란 굴절률이 다른 두 매질의 경계면에 전자기파가 입사할 때 입사광의 세기와 반사광의 세기 사이의 비율을 말한다.

전자기파의 매질이 바뀔 때 맥스웰 방정식의 경계조건에 의해 전기장과 자기장이 달라지는데 에너지 보존법칙과 운동량보존법칙을 만족하는 방향으로 반사광선과 투과광선이 발생한다. 이 때 두 광선의 전기장의 크기는 프레넬 방정식으로 구할 수 있고 전자기파의 세기를 구해 입사광선의 세기와 반사광선의 세기를 비율로 나타낸 것이다.

안경 렌즈를 고를 때도 중요한 역할을 한다. 렌즈를 통과할 때 입사광과 반사광의 세기 차이가 커진다는 것은 곧 그 안경 렌즈를 사용했을 때 사용자가 느끼는 상의 선명도와 밝기에 직결되는 문제이기 때문이다.


[1] 이나 구리, 세슘, 오스뮴 같은 유색 금속은 알베도가 상대적으로 낮다.