なぜグラフィックスは絶縁体ではなく「誘電体」について語っているのですか?


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たとえば、https: //google.github.io/filament/Filament.md.htmlにあるFilamentのドキュメントでは、非導体と導体を区別するときに「誘電体」という用語を使用します。また、stackexchangeでは、https: //computergraphics.stackexchange.com/search?page = 2&tab = Relevance&q = dielectric でも「誘電体」のヒットが多数発生します。私は通常、これらの例では「絶縁体」という言葉を期待していました。「誘電体」はいくつかの歴史的な情報源に由来していますか、それとも使用する正確な用語ですか?


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PBRT(2004)の初版では、誘電体という言葉を使用しました。物理ベースのシェーディングの基準となるのは、PBRTの後に開発された他のPBRフレームワークがすべて同じ言語を話そうとしたことです。私は誘電体という用語がその前に使用されていたと確信していますが、私の理解では、これは立ち往生している用語です。
ハッブル

回答:


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厳密に言えば、誘電体は必ずしも絶縁体ではありません。たとえば、塩水は妥当な導体ですが、誘電体でもあります。

「誘電体」という用語は、フレネル効果(反射率と透過率が角度によってどのように変化するか)の説明に現れる傾向があります。誘電体材料(非金属)は、フレネルの挙動が異なるため、金属材料とは対照的です。フレネルの挙動は、入射光波の電磁界に対する微視的なスケールでの材料の反応に由来します。

したがって、コンピューターグラフィックスの目的では、「誘電体/金属」の軸は「絶縁体/導体」の軸よりも重要です。前者は材料の外観に直接影響するためです。


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特にグラフィックスに関係するのではなく、物理学、特に電磁波(光など)と物質との相互作用、すなわち光学の微物理学に関係します。

金属には自由電子があり、したがって、EM場と相互作用しているほとんど自由に動く電荷の海です。理想的には、完全に反映されます。

誘電体では、電子は自由ではありませんが、原子と分子は、中心の正電荷(核)と周辺の負電荷(電子)の非中性セットとして振る舞い、力によって位置がスムーズにロックされます(ばね)、したがって誘電体の用語(または最も単純な構成では双極子)。そのため、全体が歪んでEM波に反応し、復元(+振動)するとEM波放射(電荷が移動するため)も発生します。これらの直接場と反応場の干渉が、特徴的な光速度で「材料内の電磁場」を作り、材料境界での伝搬角を傾ける(「屈折」とも呼ばれる)ことに注意してください。

したがって、どちらの場合も、点灯する動作はまったく異なります。

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