Исследование статистических характеристик света, отраженного от морской поверхности, методом зеркальных точек

  • Автор:
  • Специальность ВАК РФ: 11.00.08
  • Научная степень: Докторская
  • Год защиты: 1999
  • Место защиты: Баку
  • Количество страниц: 172 с. : ил.
  • Стоимость: 300 руб.
Титульный лист Исследование статистических характеристик света, отраженного от морской поверхности, методом зеркальных точек
Оглавление Исследование статистических характеристик света, отраженного от морской поверхности, методом зеркальных точек
Содержание Исследование статистических характеристик света, отраженного от морской поверхности, методом зеркальных точек
Введение.
ГЛАВА 1 Отражение параллельного пучка света
от неровной поверхности
1.1 Отражение света от двумерной поверхности
1ЛЛ Основные формулы
1Л.2 Расчет интенсивности в окрестности каустики
1.2 Отражение света от трехмерной поверхности
1.3 Метод зеркальных точек МЗТ .
1.4 Схема численного эксперимента по МЗТ .ЗЭ
1.4 Л Моделирование морской поверхности
1.4.2 Нахождение точек зеркального отражения .
1.4.3 Построение гистограмм распределений
ГЛАВА 2 Статистические характеристики зеркальных точек
морской поверхности
2.1 Плотность распределения гауссовой кривизны в зеркальных точках
2.1.1 Двумерная поверхность
2.1.1 Трехмерная поверхность
2.2 Плотность распределения числа зеркальных точек .
2.2.1 Среднее число зеркальных точек .
2.2.2 Дисперсия числа зеркальных точек .
ГЛАВА 3 Статистические характеристики яркости
отраженного света
3.1 Среднее значение и дисперсия яркости
3.2 Учет эффекта каустики.
3.3 Плотность распределения яркости отраженного света.
ГЛАВА 4 Результаты численных экспериментов
и их анализ
4.1 Перечень исходных и рассчитанных величин
4.2 Двумерное волнение .
4.3 Трехмерное волнение
ГЛАВА 3 Распределение яркости солнечных бликов на поверхности океана,
при наблюдении с геостационарной орбиты .
5.1 Геометрия рассматриваемой задачи и
основные геометрические соотношения .
5.2 Формула для расчета коэффицтента яркости поверхности
5.3 Карты изолиний яркости и их анализ
включение.
итература
ПРИЛОЖЕННЕ I Пакет программ для расчета статистических характеристик зеркальных точек и яркости
отраженного света .
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Программа для расчета изолинии яркости бликов на поверхности океана, при наблюдении
с геостационарной орбиты
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В пятой глазе рассматриваются методы расчета распределения яркости солнечных бликов на поверхности океана и определения контура изображения Солнечного диска на гладкой поверхности при наблюдении с геостационарной орбиты. Расчеты яркости отраженного излучения проводятся по МСРП с учетом затенений на неровной поверхности, а также сферичности Земного шара. Результаты расчетов показывают, что размеры покрытой бликами солнца области поверхности, а также распределение яркости бликов солнца внутри этой области зависят как от геометрии облучения наблюдения, так и от степени океанического волнения т. Проводится анализ яркостной картины и приводятся карты изолиний яркости для разных геометрий и скоростей ветра. В заключении более подробно рассматриваются полученные результаты и возможное дальнейшее развитие работы. В приложении 1 дается пакет программ для расчета статистических характеристик зеркальных точек и яркости света, отраженного от морской поверхности. В приложении 2 дается программа для расчета изолинии яркости бликов на поверхности океана, при наблюдении с геостационарной орбиты. ОТРАЖЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ПУЧКА СВЕТА ОТ НЕРОВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ. В оптике моря при расчете отражения света от взволнованной морской поверхности широкое распространение получил метод стохастически распределенных площадок МСРП. В этом методе яркость поверхности определяется через коэффициент отражения Френеля и число площадок, для которых направление наблюдения является зеркальным по отношению к направлению падения 1,. МСРП нельзя использовать для касательных направлений. В этом случае большое значение будут иметь эффекты затенения и многократного отражения света от элементов шереховатости, которые в МСРП не учитываются. Учет эффектов затенения и многократного отражения в МСРП представляет большие трудности. Формально последовательная схема учета затенения и многократного отражения развита в . Однако она представляет решение в виде бесконечного ряда многомерных интегралов и сделать по ней оценки физического характера возможны только для предельных случаев сильных и слабых шереховатостей. Пусть трехмерная статистически неровная поверхность г я, у облучается параллельным пучком света, падающего в направлении единичного вектора и наблюдение ведется в направлении единичного вектора . Тогда, согласно МСРП. Сс, у . Метод расчета функции затенения о , изложен в . Для двумерной цилиндрической статистически неровной поверхности 2 Сх коэффициент яркости г5о , приобретает вид
ния Френеля при локальном угле падения 1 I ИД7 плотность распределения
Здесь подразумевается, что векторы 0 , 5 лежат в плоскости хОг . Чтобы определить условия, когда эффекты затенения и многократного отражения существенны, в работе рассматривается простейшая модельная задача, в которой все расчеты можно провести до конца. Эти расчеты позволят получить важные оценки, касающиеся физики дела. В работе , в двумерной модельной задаче последовательно прослеживается судьба каждого луча, упавшего на поверхность. При этом автоматически учитывается как затенение, так и многократное отражение. Чтобы изучить особенности явления, связанные только с отражением от кривой поверхности, лренебрегается преломленными лучами. В первом случае речь идет об абсолютно отражающем, во втором о непрозрачном теле. В оптике моря г можно отнести к микроволновому, а т2 к инфракрасному излучению. Для сильношероховатых поверхностей аналогичная задача рассматривается в
1. Отражение света от двумерной поверхности. В этом разделе мы выведем формулы, определяющие интенсивность однократно и двукратно отраженных пучков от неровной двумерной поверхности в приближении геометрической оптики. Мы получим также выражения, определяющие распределение интенсивности в окрестности каустик, т. Далее, приведем основные результаты работы , касающиеся двукратного отражения и затенения. Основные формул м. Пусть в прямоугольной системе координат хОг уравнение неровной двумерной поверхности имеет вид г г , т. Оу . Пусть также единичный вектор падающего луча з0 лежит в плоскости хОг . Единичные векторы 5, г 1,2,. Й,. Все векторы , ,. П1 , п2 ,. Ог .

Рекомендуемые диссертации данного раздела