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

• Автор: Гардашов, Рауф Гаджи оглы
• Шифр специальности: 11.00.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Баку
• Количество страниц: 172 с. : ил.

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 .