УДК: 519.245, 535.312, 535.92

Учет шероховатости при расчете отражения оптического излучения в трехмерном объекте

Класс Е.В., Шаховский В.В., Бадюк К.В., Ульянов С.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Класс Е.В., Шаховский В.В., Бадюк К.В., Ульянов С.А. Учет шероховатости при расчете отражения оптического излучения в трехмерном объекте // Оптический журнал. 2014. Т. 81. № 2. С. 3–9.

Klass E.V., Shakhovskiy V.V., Badyuk K.V., Ulianov S.A. Allowing for roughness when calculating the reflection of optical radiation in a three-dimensional object [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2014. V. 81. № 2. P. 3–9.

Ссылка на англоязычную версию:

E. V. Klass, V. V. Shakhovskiĭ, K. V. Badyuk, and S. A. Ul’yanov, "Allowing for roughness when calculating the reflection of optical radiation in a three-dimensional object," Journal of Optical Technology. 81(2), 56-60 (2014). https://doi.org/10.1364/JOT.81.000056

Аннотация:

В работе изложена методика расчета отражения оптического излучения от трехмерного шероховатого объекта в приближении геометрической оптики, использующая метод Монте-Карло. Для учета шероховатостей наряду с макромоделью объекта вводится модель микроуровня, представляющая собой подложку конечных размеров, на которой заданы неоднородности в виде тел, ограниченных поверхностями второго порядка. Исследовано влияние краевых эффектов на модель микроуровня и выбраны ее оптимальные размеры. Представлены результаты тестирования методики на экспериментах по определению отражающих свойств материалов с известной степенью случайной шероховатости и трехмерного объекта в виде биконического радиатора.

Ключевые слова:

геометрическая оптика, метод Монте-Карло, статистический вес, оптическое излучение, отражение, шероховатая поверхность, двунаправленная функция отражения, трехмерная геометрия

Коды OCIS: 080.1753, 240.5770, 290.1483

Список источников:

1. Torrance K.E., Sparrow E.M. Theory for off-specular reflection from roughened surfaces // JOSA. 1967. V. 57. № 9. P. 1105–1114.
2. He X.D., Torrance K.E., Sillion F.X., Greenberg D.P. A comprehensive physical model for light reflection // Comput. Graph. (Proc. SIGGRAPH 91). July 1991. V. 25. P. 175–186.
3. Hanssen L.M., Prokhorov A.V. A procedural model of reflection from random rough surfaces // Proc. SPIE. 2008. V. 7065. P. 1–12.
4. Класс Е.В., Ульянов С.А., Шаховский В.В. Моделирование блеска искусственных объектов на орбите Земли // Вестник СибГАУ. 2011. В. 6 (39). С. 142–148.

5. Cook R.L., Torrance K.E. A reflectance model for computer graphics // Computer Graphics. August 1981. V. 15. № 3. P. 307–316.
6. Westin S.H. Predicting reflectance functions from complex surfaces // Thesis Presented to the Faculty of the Graduate School of Cornell University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science. Association for Computing Machinery. 1992. 81 p.
7. Li H., Torrance K.E. An experimental study of the correlation between surface roughness and light scattering for rough metallic surfaces. Advanced characterization techniques for optics, semiconductors, and nanotechnologies II // Ed. by Duparré A., Singh B., Zu-Han Gu / Proc. SPIE. 2005. V. 5878. P. 1–15.
8. Khromchenko V.B., Mekhontsev S.N., Hanssen L.M. Design and evaluation of large-aperture gallium fixedpoint blackbody // Int. J. of Thermophysics. 2009. V. 30. P. 9–19.