Servicios de medición BRDF y BTDF

El laboratorio de medición de reflectancia SphereOptics de Pro-Lite está equipado con un dispersómetro ScatterScope 4 y ofrece servicios de medición de dispersión óptica, ya sea BRDF (función de distribución bidireccional de reflectancia) o BTDF (función de distribución bidireccional de transmitancia).

El ScatterScope 4 es un dispersómetro de sobremesa capaz de realizar mediciones de dispersión tanto reflectiva (BRDF) como transmisiva (BTDF). Utiliza múltiples detectores de silicio que escanean 180° para medir la dispersión hemisférica y en el plano incidente, tanto en reflexión como en transmisión. Puede medir hasta a 5-10° de la dirección especular y está especificado con un NEBRDF (BRDF equivalente al ruido) visible de 10 E-06 sr⁻¹. El ScatterScope 4 de SphereOptics está equipado con fuentes láser intercambiables rojas (640 nm) y NIR (infrarrojo cercano, 840 nm) para mediciones de BRDF, BTDF y TIS (dispersión integrada total).

Los materiales, de forma simplificada, se clasifican en dos categorías ópticas: los que son reflectores especulares y los que son reflectores difusos. En la práctica, la mayoría de los materiales presentan una reflectancia fuertemente especular con cierto grado de dispersión difusa, o son altamente difusos pero exhiben cierto grado de reflectancia especular (brillo).

Un espejo es un reflector especular, en el que un rayo de luz incidente en un ángulo determinado respecto a la normal de la superficie se refleja en el ángulo opuesto exacto. Como se expresa comúnmente para un espejo (o una superficie similar), el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Implícito en esta definición está que la intensidad de la luz reflejada es igual a la luz incidente sobre la superficie especular, reducida únicamente por el factor de reflectancia del material en esa longitud de onda.

Por el contrario, los materiales reflectantes difusos se comportan de manera muy diferente a un espejo perfecto. En lugar de reflejar toda la luz en la dirección especular, la luz se refleja en todas las direcciones. Para un reflector teóricamente perfecto Lambertiano (o difuso), la intensidad de la luz reflejada obedece a la Ley del Coseno de Lambert. El polímata suizo del siglo XVIII Johann Heinrich Lambert (1728–1777) describió el concepto de reflector difuso perfecto en su libro de 1760 “Photometria”. El adjetivo “Lambertiano” se ha convertido en sinónimo de materiales mate o difusos. Un reflector Lambertiano perfecto reflejará la luz con una intensidad que disminuye con el coseno del ángulo respecto a la normal de la superficie, o con una radiancia que permanece constante en todas las direcciones de observación.

Un dispersómetro es un instrumento que caracteriza cuán difuso o cuán especular es un material óptico. Las métricas comúnmente utilizadas son BRDF para la reflectancia y BTDF para la transmitancia. BRDF es la relación entre la irradiancia incidente y la radiancia reflejada para un ángulo de iluminación dado y un ángulo de observación definido. También deben especificarse los planos respectivos de iluminación y recolección. De manera similar, BTDF es la relación entre la irradiancia incidente y la radiancia transmitida, nuevamente para ángulos (y planos) definidos de iluminación y observación. La suma de la dispersión sobre un hemisferio se denomina dispersión integrada total (TIS).

Los datos de dispersión son una entrada importante para el diseño óptico y el software de trazado de rayos. En lugar de asumir que un material es un espejo perfecto o un difusor ideal, los conjuntos de datos BRDF o BTDF pueden integrarse en software comercial de diseño óptico para mejorar significativamente la precisión de los modelos.