ランベルトのコサイン法則とは?
らんべるとのこさいんほうそく
「法則」の用語まとめを見る光の放射強度が観測方向と光源面の法線がなす角度のコサインに比例するという光学の基本法則です。
ランベルトのコサイン法則とは、完全拡散反射面(ランベルト面)から放射される光の輝度が観測方向によらず一定であり、放射強度は観測方向と面の法線がなす角度θのコサイン(cos θ)に比例するという法則です。18世紀のスイスの数学者・物理学者ヨハン・ハインリヒ・ランベルトが提唱しました。
仕組みとして、光源面を斜めから見ると見かけの面積がcos θ倍に小さくなります。輝度(単位立体角・単位面積あたりの光束)は一定のため、観測される放射強度はcos θに比例して減少します。これをランベルト余弦則とも呼びます。
身近な例では、白い紙や石膏の面がこの法則に近い性質を持ちます。コンピュータグラフィックスでは拡散反射の計算に広く使われており、3DCGの陰影表現の基礎となっています。また、太陽光が地表に当たる角度と受ける熱量の関係(緯度による気候差)もこの法則で説明できます。
この法則は照明設計・リモートセンシング・放射測定など多くの分野で基礎的な役割を果たしており、現実の光の振る舞いを近似するシンプルかつ強力なモデルとして今日も広く活用されています。
使い方・例文
3DCGソフトで物体に当たる光の陰影を計算する際、ランベルトのコサイン法則を用いて拡散反射の強度を求めます。
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