Por que os gráficos falam de "dielétricos" em vez de isoladores?


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Por exemplo, a documentação do Filament em https://google.github.io/filament/Filament.md.html usa o termo "dielétrico" ao comparar não-condutores com condutores, que ele chama de "metálicos". E aqui no stackexchange, /computergraphics//search?page=2&tab=Relevance&q=dielectric também produz muitos hits para "dielétrico". Normalmente, eu esperava a palavra "isolador" nesses casos. "Dielétrico" provém de alguma fonte histórica ou é o termo exato a ser usado?


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A primeira edição do PBRT (2004) usou a palavra dielétrica. Sendo a referência para sombreamento com base física, pode ser que outras estruturas de PBR que foram desenvolvidas após o PBRT tentem falar o mesmo idioma. Tenho certeza de que o termo dielétrico foi usado muito antes disso, mas meu entendimento é que esse é o termo que ficou preso.
Hubble

Respostas:


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A rigor, os dielétricos não são necessariamente isoladores. Por exemplo, a água salgada é um condutor razoável, mas também um dielétrico.

O termo "dielétrico" tende a aparecer na discussão do efeito Fresnel - como a refletância e a transmitância variam com o ângulo. Os materiais dielétricos (ou seja, não-metais) são contrastados com os materiais metálicos, pois apresentam um comportamento Fresnel diferente, que pode ser rastreado até a maneira como os materiais reagem em escala microscópica ao campo eletromagnético de uma onda de luz incidente.

Assim, para fins de computação gráfica, o eixo "dielétrico / metálico" é mais relevante que o de "isolador / condutor", uma vez que o primeiro afeta diretamente a aparência dos materiais.


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Não está especialmente relacionado aos gráficos, mas à física e, principalmente, à interação entre ondas eletromagnéticas (como a luz) e a matéria, isto é, microfísica da óptica.

Os metais têm elétrons livres e, portanto, é um mar de cargas móveis quase livres que estão interagindo com o campo EM. Idealmente, seria totalmente refletido.

Nos dielétricos, os elétrons não são livres, mas ainda assim os átomos e moléculas se comportam como um conjunto não neutro de cargas positivas centrais (o núcleo) e de cargas negativas periféricas (os elétrons), suavemente travadas na posição por forças (você pode ver isso como molas), daí o termo dielétrico (ou dipolar nas configurações mais simples). Então, a coisa toda reage às ondas EM distorcendo e, ao restaurar (+ oscilando), também causa uma emissão de ondas EM (desde cargas móveis). Observe que é a interferência desses campos diretos e reativos que torna o "campo EM no material" com velocidade de luz característica e, portanto, inclina o ângulo de propagação na borda do material (também chamada de "refração).

Assim, o comportamento à luz é bem diferente nos dois casos.

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