Reflexão de Fresnel em incidência normal

Uma calculadora de reflexão de Fresnel em incidência normal transforma dois índices de refração na fração de potência luminosa refletida quando um raio atinge de frente uma interface dielétrica plana. Informe n1 para o meio incidente e n2 para o segundo meio; a ferramenta devolve o coeficiente de reflexão em amplitude r igual a (n1 menos n2) sobre (n1 mais n2), a refletância de potência R igual a r ao quadrado, a transmitância complementar T igual a um menos R, as formas percentuais de ambas, uma string de fórmula clara, passos de substituição e uma mensagem curta que enuncia o resultado óptico. Estudantes que conferem lições ar-vidro, projetistas de filmes finos que estimam perdas de uma única superfície e desenvolvedores que escrevem testes unitários de óptica precisam dessa mesma expressão em forma fechada sem abrir um solucionador completo de campos eletromagnéticos.

O que a refletância de Fresnel significa em incidência normal

Quando uma onda eletromagnética plana atinge uma interface plana entre dois dielétricos homogêneos e isotrópicos, parte da potência óptica é refletida e parte é transmitida. A amplitude de cada componente de polarização depende do ângulo de incidência e dos índices de refração dos dois meios por meio das equações de Fresnel. Em incidência normal o ângulo é zero, o plano de incidência fica indefinido, e os coeficientes de amplitude s e p colapsam na mesma razão simples: r igual a (n1 menos n2) dividido por (n1 mais n2).

A refletância de potência é então o quadrado dessa amplitude, R igual a r ao quadrado, que se expande em ((n1 menos n2) sobre (n1 mais n2)) ao quadrado. Para meios não absorventes a transmitância de potência em incidência normal é T igual a um menos R, ou de forma equivalente quatro n1 n2 sobre (n1 mais n2) ao quadrado.

Checagens clássicas de sala de aula usam ar para vidro: n1 perto de um e n2 perto de um ponto cinco, o que produz R perto de quatro por cento—a familiar reflexão de superfície única de quatro por cento que revestimentos antirreflexo tentam suprimir.

Quando os índices são iguais, r e R se anulam e toda a potência é transmitida; quando a interface é invertida (vidro para ar), R é a mesma porque a razão ao quadrado é par na diferença de índices, enquanto a amplitude com sinal r inverte o sinal.

Professores se preocupam com a rejeição de índices não positivos tanto quanto com a aritmética: um estudante que coloca n igual a zero ou um marcador negativo saiu do domínio físico desta ferramenta, e um NaN silencioso ou um valor absoluto de reserva ocultariam esse erro. O caminho de verificação recalcula ((n1 menos n2) sobre (n1 mais n2)) ao quadrado com o mesmo arredondamento fixo usado nos campos publicados, de modo que uma resposta bem-sucedida sempre traz passos que você pode afirmar em testes ou folhas de exercícios.

Dicas práticas, limites e buscas relacionadas

Use os índices de refração no comprimento de onda de interesse quando a dispersão importar: vidro e plásticos mudam n na faixa visível, de modo que um único par n é uma aproximação monocromática. Mantenha ambos os índices dentro da faixa positiva publicada para que o denominador não colapse e a refletância não estoure para um valor não finito que o solucionador precise rejeitar. Prefira enviar números em vez de strings pré-formatadas quando você controla o cliente; strings numéricas são aceitas somente quando batem com um padrão numérico finito estrito.

Esta página mira quem busca uma calculadora de reflexão de Fresnel em incidência normal, refletância a partir do índice de refração ou reflexão de quatro por cento do vidro online; não é uma ferramenta de curvas de Fresnel dependentes do ângulo, nem uma calculadora do ângulo de Brewster, nem uma ferramenta de ângulo crítico TIR, nem um solucionador de pilhas multicamadas de filmes finos.

Prefira esta capacidade quando você já tem dois índices positivos e só precisa da R e da T de superfície única de frente; se sua fonte for uma ficha de material com n em vários comprimentos de onda, escolha primeiro a linha que combina com seu laser ou LED.

Checagens de ida e volta são fáceis: recalcule ((n1 menos n2) sobre (n1 mais n2)) ao quadrado à mão ou em uma calculadora e confirme que iguala reflectance dentro do mesmo arredondamento a doze decimais, depois verifique que transmittance iguala um menos R.