Sinc相關(guān)隨機(jī)表面光散射特性及其標(biāo)定的計(jì)算模擬研究.pdf

1、在自然界中粗糙表面隨處可見，小到紙片大到山川丘陵，在現(xiàn)代精密儀器中也是必不可少的組成部分，所以人們長期以來很關(guān)注對粗糙隨機(jī)表面的研究。目前研究隨機(jī)表面的方法分為接觸法和非接觸法。接觸法一般是利用精密儀器來測量隨機(jī)表面結(jié)構(gòu)，非接觸法一般是利用光學(xué)方法來研究隨機(jī)表面。在非接觸法中，光散射法是被廣泛采用的，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和理論研究已經(jīng)證明散斑光強(qiáng)與表面自相關(guān)函數(shù)特性有明顯的關(guān)系，可以從散射光強(qiáng)輪廓中提取隨機(jī)表面參量，從而對表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)進(jìn)行深入研究

2、。 最近有文獻(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在隨機(jī)表面散射輪廓中出現(xiàn)了環(huán)狀亮斑的現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象利用普通表面模型是無法解釋的，對此有人猜想散射輪廓中的亮環(huán)是由于隨機(jī)表面高度自相關(guān)函數(shù)的振蕩引起的。本文提出了一種新型隨機(jī)表面模型，這種表面模型的高度自相關(guān)函數(shù)用數(shù)學(xué)上的Sinc函數(shù)來表示，它具有明顯的振蕩特性，可以定義為Sine相關(guān)隨機(jī)表面。本文提出了在一維情況下數(shù)值模擬Sinc相關(guān)隨機(jī)表面樣本及其光散射輪廓的方法。通過對隨機(jī)表面光散射的數(shù)值模擬，得

3、出了部分不同入射角下的光散射輪廓，并對散射粗糙因子比較大和比較小兩種極限情況下散射輪廓的表達(dá)式進(jìn)行了理論推導(dǎo)，進(jìn)而證明了隨機(jī)表面高度自相關(guān)函數(shù)的振蕩不會引起散射亮環(huán)。此外，本文還提出了從Sinc相關(guān)隨機(jī)表面的散射輪廓中提取表面參量的方法，全文共分五章。 第一章對隨機(jī)表面的描述與測量標(biāo)定方法、光散射的基本原理和隨機(jī)表面參量的提取進(jìn)行了綜述。 笫二章主要介紹了自仿射分形隨機(jī)表面及其光散射特性。利用自仿射分形隨機(jī)表面自相關(guān)函數(shù)

4、，模擬產(chǎn)生了隨機(jī)表面樣本及其光散射輪廓。 第三章首次提出Sinc相關(guān)隨機(jī)表面模型，模擬產(chǎn)生了一維情況下Sinc相關(guān)隨機(jī)表面樣本，應(yīng)用光散射的基爾霍夫理論推導(dǎo)出此類新型隨機(jī)表面的散射輪廓在散射粗糙因子Ω=k2⊥w2很小和很大時(shí)近似表達(dá)式。采用計(jì)算模擬隨機(jī)表面光散射輪廓的方法，產(chǎn)生了Sine相關(guān)隨機(jī)表面部分不同入射角下的散射輪廓，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果和理論近似吻合的很好。在入射角比較大和比較小的兩種極限情況下，散射輪廓都表現(xiàn)出與表面自相關(guān)函