6.3.2. Диффузное отражение Поверхность с идеальным диффузным отражением отражает падающий на нее свет одинаково во всех направлениях. Следовательно, такая поверхность выглядит одинаково для всех наблюдателей. Однако количество отраженного света зависит от материала поверхности, поскольку часть энергии падающего светового потока поглощается. Способность поверхности к диффузному отражению характеризуется ее шероховатостью. Если рассмотреть профиль такой поверхности при сильном увеличении, то, скорее всего, вы увидите картинку, подобную приведенной на рис. 6.14. Лучи света, падающие на поверхность под практически одинаковыми углами, чаще всего отражаются в совершенно различных направлениях. Поверхность с идеальным диффузным отражением настолько шероховата, что не существует какого-либо предпочтительного направления отраженных лучей и они с равной вероятностью могут отразиться в любом направлении в верхнем по отношению к поверхности полупространстве. Такие поверхности иногда называют Ламберто-выми поверхностями (Lambertian surfaces) и математически характер отражения описывается законом Ламберта.
Рассмотрим плоскую шероховатую поверхность (рис. 6.15), которая освещается солнечными лучами. Самой яркой поверхность будет в полдень, а затем, ближе к вечеру, будет казаться все более темной, поскольку, в соответствии с законом Ламберта, для наблюдателя яркость поверхности определяется только вертикальной составляющей отраженного от нее света. Это явление можно представить себе следующим образом. Рассмотрим, как отражаются от такой поверхности лучи от небольшого источника параллельного света (рис. 6.16). По мере того как источник света будет двигаться по воображаемому небосводу, наклоняясь все ниже и ниже, то же количество световой энергии будет распределяться по все большей площади и поверхность будет восприниматься как более темная. Возвращаясь к точечному источнику на рис. 6.15, можно сформулировать математическую модель диффузного отражения. Закон Ламберта утверждает, что