
【医】 Lambert's cosine law
bright; loud and clear
especially; special; spy; unusual; very
【化】 tex
family name; surname
【计】 cosine law
朗伯特氏余弦定律(Lambert's cosine law)是光学和辐射度学中的基本定律,描述了理想漫反射表面(朗伯表面)的反射特性。其核心含义可概括为:
一、术语定义与物理意义 朗伯特氏余弦定律指出:对于理想的朗伯反射体,其表面在任意观察方向上的辐射亮度(Luminance)或光亮度是恒定值,与该观察方向无关。这意味着无论从哪个角度观察,表面看起来具有相同的亮度。该定律的数学本质在于:表面某微元在给定方向发出的辐射强度(Radiant Intensity),与该方向同表面法线之间夹角θ的余弦(cosθ)成正比,即辐射强度随观察角度的增大而余弦衰减。
二、数学表达式 定律的核心公式为: $$ I(theta) = I_0 cdot costheta $$ 其中:
对于扩展光源或表面辐射出射度(Radiant Exitance)$M$,其与辐射亮度$L$的关系满足: $$ M = pi L $$ 此式表明朗伯表面的总出射能量是恒定亮度$L$的π倍。
三、应用领域 该定律是定量分析漫反射的基础,广泛应用于:
参考文献与权威来源
以下基于已有知识进行解释:
朗伯特氏余弦定律(Lambert's Cosine Law)是描述理想漫反射表面辐射分布规律的光学定律,核心要点如下:
基本定义 漫反射表面的辐射亮度(luminance)与观察方向和表面法线夹角的余弦成正比。即观察角越大,感知亮度越低。
数学表达 $$ L = L_0 cdot costheta $$
物理意义 当视线垂直于表面(θ=0°)时亮度最大;当视线与表面平行(θ=90°)时亮度归零。这解释了为什么球体在光照下会呈现中心最亮、边缘渐暗的效果。
应用领域
注:该定律成立的前提是物体为理想朗伯体(各向同性均匀散射),实际材料(如金属、塑料)的反射特性可能偏离此规律。
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