首页
->
登录
->
注册
->
回复主题
->
发表主题
光行天下
->
讯技光电&黉论教育
->
FRED应用:涂层与散射的能量守恒
[点此返回论坛查看本帖完整版本]
[打印本页]
infotek
2022-10-08 08:44
FRED应用:涂层与散射的能量守恒
zj}efv<e
简介
0_)\ e
D-/A>
在光线追迹的过程中,光线遇到的表面可能具有反射、透射、吸收和散射特性的组合,它能将光线分裂成多种不同的组成部分。FRED通过以特定的顺序查看这些表面属性来给每一束光线分配光通量值。用户需要了解这一顺序,并坚信在光线追迹中创建的通量值符合您的预期。本文就一个具有Lambertian散射特性以及用户定义好的镜向反射系数的表面来进行演示。
(yVI<Os{a
{643Dz<e
说明
;* Jd#O
o qTh )
根据指定的模型,入射到表面上的一束光可以被分成镜向反射光、镜向透射光、后向散射光、前向散射光和吸收光。
o!N@W
LPClE5
在这一过程中,能量守恒表明:这些透射、反射和吸收的总和等于入射功率通量。
:\XD.n-n
"5FeP;
/vU31_eZt
}r[BME
FRED以特定的顺序给上述方程的每个部分分配通量。当用户希望定义一个同时具有散射特性以及指定的反射/透射涂层的表面时,知道这一顺序对于正确定义每个部分的功率系数是至关重要的。
`W=JX2I
1F-L(\oKm
FRED在功率分配的过程中遵循的顺序如下所示:
{0~ p" %*
aeIR}'H|
实例
/fEXAk
xae7#d0
顺序的重要性可参考一个简单的例子,该例的目标是定义一个具有如下属性的表面:
-u(#V#}OV?
a)一个简单的散射模型,在Lambertian分布中定义了15%的反射率。
`,z{7 0
b)一个反射涂层,定义了55%的镜向反射。
5,3h'\ "!
(假设剩余的30%功率被吸收了)
Uk#1PcPd
图1. 实例表面
<U";V)
z%z$'m
分配一个新的Lambertian散射模型,并定义明确给出了TIS值(TIS=0.15)。
#';r 0?|
图2. Lambertian散射模型设置对话框
_`_$UMK;
J=Z"sU=
在本例中Refl系数设置为0.15,即入射功率的15%。这是上述方程中TISbackscat分量值。
G9TUU.T
~V5jjx*
定义反射通量需要多费点心。由于目标是定义一个在镜向反射方向能够反射55%的入射功率的表面,似乎假定设置涂层的反射系数(R)为0.55就足够了。然而这并不正确,实际上这将会定义一个镜向反射值为46.75%的模型。
VEk|lX;2
n%}0hVu
这是因为FRED已经将入射通量的15%分配给了散射模型。反射系数0.55实际上是考虑过散射之后的剩余功率值。
c'C2V9t
}OZfsYPz}T
55% * (1 – 0.15) = 46.75%
6/) A6Tt
>2r/d
要获得一个55%*Finc反射的散射通量,涂层的反射系数(R)由上述的方程(c)决定,在本例中计算得到:
P^z)]K#sw
+=QboUN
Frefl = (1 – TISbackscat)*R* Finc
U8z,N1]r*`
0.55 = (1 – 0.15) *R
;3_'{
因此R值是0.6470588235294。
(<