Составители:
Рубрика:
94
Пусть на неровную поверхность падает параллельный пучок лучей. Тогда, отражаясь
от каждого малого элемента поверхности (который можно рассматривать как плоский) по
законам для плоской поверхности, излучение от каждой неровности и шероховатости
будет отражаться в разных (практически во всех) направлениях. Такой тип отражения
называется диффузным.
Особый случай диффузного отражения, когда отражение
происходит одинаково во
всех направлениях, называется ортотропным (ламбертовым) отражением (рис. 5.1 в).
Практически, как и случай зеркального отражения, в большинстве ситуаций это есть
идеализация реального отражения даже для специально приготовленных поверхностей.
Однако этот тип отражения часто используется при моделировании в теории переноса
излучения. Реальные поверхности не являются ортотропными отражающими
поверхностями, и поэтому
часто вводят еще один тип отражения – квазиортотропное
отражение (рис. 5.1 г).
Наконец, укажем еще на один тип диффузного отражения – обратное (рис. 5.1 д).
Обратное отражение свойственно многим природным поверхностям. Для них максимум
отражения происходит в направлении, обратном падающему излучению. Наличие теней
от неровностей и шероховатостей, приводит к появлению суточного хода,
т.е.
зависимости от высоты Солнца, различных оптических характеристик подстилающих
поверхностей. Что касается, ортотропных поверхностей, то наиболее близок к
ортотропной поверхности с малыми размерами шероховатостей снежный покров [34].
5.2. Количественные характеристики отражения излучения (зеркальное
отражение)
Хотя модель зеркального отражения достаточно редко встречается в природе, она
важна как некоторый идеализированный случай, для которого получены строгие
выражения, и используется для моделирования оптических свойств реальных
поверхностей.
Пусть мы имеем идеально плоскую границу раздела двух сред: воздух, для которого
будем полагать комплексный показатель преломления (КПП) равным единице, и среду с
КПП равным
κ
inm
−
= . Назовем плоскостью отражения плоскость, образованную
направлением падающей электромагнитной волны и нормалью к поверхности раздела
двух сред. Исходный вектор напряженности электрического поля E
0
в общем случае
эллиптически поляризованной волны разложим на две взаимно перпендикулярные
составляющие (раздел 2.7):
||,0
E − параллельную, лежащую в плоскости отражения, и
⊥,0
E
− перпендикулярную ей. На аналогичные компоненты разложим и вектор напряженности
электрического поля отраженной волны. При рассмотрении отражения от горизонтальной
поверхности часто используют и другую терминологию:
v
EE
,0||,0
=
− вертикальная
компонента поля,
h
EE
,0,0
=
⊥
− горизонтальная компонента поля.
Связь между падающей, отраженной и преломленной компонентами напряженности
электрического поля дается формулами Френеля. Они выводятся при рассмотрении
граничных условий в электродинамике [4, 31]. В процессе вывода доказывается
существование отраженной и преломленной волн, равенство частот падающей,
отраженной и преломленной волн (для неподвижной границы раздела двух сред), а также
три
известных закона отражения и преломления:
1. Падающая, отраженная, преломленная волны и нормаль к поверхности лежат в одной
плоскости.
2. Угол падения
0
θ
(между падающей волной и нормалью) равен углу отражения (угол
между отраженной волной и нормалью).
3. Закон Снеллиуса: угол преломления
r
θ
(между преломленной волной и нормалью)
связан с углом падения
0
θ
соотношением
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- …
- следующая ›
- последняя »
