二維粗糙表面光散射特性模擬與實驗研究.pdf

1、表面散射是最重要的自然現(xiàn)象之一，有著十分廣泛的應用。本文結合數(shù)值模擬和實驗測量對粗糙表面光散射特性進行了研究，主要研究工作如下：
　　1．在幾何光學近似下，建立起MonteCarlo法求解二維粗糙表面散射的模型，考慮了光線入射過程中的遮蔽效應和多次反射以及面散射求解中的去偏振，改進了傳統(tǒng)的光線追蹤算法，提高了模擬效率，為粗糙表面散射特性模擬奠定基礎。
　　2．實驗研究若干典型表面散射特性：研究了衛(wèi)星熱控涂層表面散射特性；分析

2、了溫度對銅，聚四氟乙烯，石墨等幾種材料表面散射特性的影響；實驗測量了花崗巖表面在干、濕狀況下的BRDF，發(fā)現(xiàn)表面散射特性受干濕狀態(tài)的影響很大，在表面潤濕狀況下出現(xiàn)明顯的鏡反射分量。
　　3．基于原子力掃描探針顯微鏡(AFM)獲得的花崗巖表面粗糙度形貌數(shù)據(jù)，分析實際表面的形貌特征，發(fā)現(xiàn)該實際表面粗糙度整體分布比較平緩，高度并非完全Gauss分布，呈現(xiàn)輕微各向異性；基于花崗巖表面粗糙度形貌數(shù)據(jù)模擬了在0.6328μm下的雙向反射分布函

3、數(shù)(BRDF)，并同實驗測量值進行比較，結果表明在適當誤差內能夠較好的吻合。
　　4．從光線入射到粗糙表面所經歷的物理過程著手，對影響粗糙表面發(fā)射率的幾個因素：入射遮蔽、多次反射以及局部入射角分布等作出系統(tǒng)分析。研究發(fā)現(xiàn)：單一均勻介質在理想平面下發(fā)射率由介質本身物理性質和入射角決定；實際表面由于粗糙度的影響，光線會在粗糙形貌間經歷多次反射，使得吸收率改變，進而影響發(fā)射率大??；入射角和粗糙度的變化，會影響光線的入射遮蔽幾率，造成多次