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(yīng)用。本文結(jié)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(xué)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(yīng)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(chǔ)。
　　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(jié)果表明在適當(dāng)誤差內(nèi)能夠較好的吻合。
　　4．從光線入射到粗糙表面所經(jīng)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(zhì)在理想平面下發(fā)射率由介質(zhì)本身物理性質(zhì)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(jīng)歷多次反射，使得吸收率改變，進而影響發(fā)射率大小；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