淺析車(chē)燈線光源的計(jì)算本科畢業(yè)論文-wenkub
2022-09-07 08:24:19 本頁(yè)面
【正文】 證明：光通量 為通過(guò)某一截面的光線的條數(shù)n/。那么如果想從理論上尋找一些簡(jiǎn)化的光路表達(dá)式，不是一件容易的事。反射函數(shù)光線非均勻到達(dá)光線均勻到達(dá)圖 ⑵光線非均勻到達(dá)反射函數(shù)光線均勻發(fā)射圖 ⑴逆向求解時(shí)“倒置”了光源，此時(shí)光線在全空間的強(qiáng)度分布產(chǎn)生了變化， 圖⑴，圖⑵兩圖反映了光源倒置前后的光能分布變化。蒙特卡羅光路追跡的過(guò)程是，認(rèn)為點(diǎn)光源射出的是分布均勻的光線（即光源發(fā)出一批總數(shù)目為N，N極大的均勻光線），然后把接收面細(xì)分為矩形小方格，光線最終被收集到一個(gè)個(gè)的矩形小方格內(nèi)，由定理2，點(diǎn)光源發(fā)光為等光強(qiáng)度發(fā)光，可用接收面上接收的光線數(shù)目n衡量接收面能量強(qiáng)弱，也即到達(dá)每個(gè)矩形小方格的光能值依賴(lài)于小方格所收集到的光線的數(shù)量。依據(jù)上述分析，我們建立了雙向蒙特卡羅光路追跡法，此理論中各向的追跡均采用蒙特卡羅光路追跡。相應(yīng)的，我們也可以定義逆向蒙特卡羅法，就是只采用上面第一步里的逆向運(yùn)算。利用直射光和反射光對(duì)應(yīng)的空間角之比，求其功率之比。將直射面積與反射面積作比，這樣就可將功率比問(wèn)題轉(zhuǎn)化為球缺與球冠表面積之比。取YOZ截面，在YOZ坐標(biāo)系中以線光源上任一點(diǎn)Ｂ為圓心，以Ｂ到開(kāi)口圓的最大距離為半徑做圓，如圖⑸所示：直射區(qū)球冠的高＝（BQ1－BN）＝BQ1（１－cosα）另一部分球冠高＝（BQ1＋BN）＝BQ1（１－cosα）很顯然它們之比等于即直射光總功率P1與反射光總功率P2之比可將線光源看作是由一個(gè)點(diǎn)光源在B1B2上做上下重復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)點(diǎn)光源移動(dòng)到焦點(diǎn)F時(shí)通過(guò)對(duì)點(diǎn)光源依次移動(dòng)情形的計(jì)算比較，可得它們的總功率比值在［，］，誤差很小。取最長(zhǎng)半徑BQ1為直射光對(duì)應(yīng)的空間球面半徑，則其對(duì)應(yīng)的空間角為其中 則直射光的總功率為反射光的總功率為 代入數(shù)據(jù)得 方法一是物理中常用到的方法，它將物理模型在合乎實(shí)際的情況下適當(dāng)簡(jiǎn)化，即將車(chē)燈線光源理想化為一點(diǎn)光源，使計(jì)算大為簡(jiǎn)化，體現(xiàn)了物理思想的微妙，給人一以說(shuō)不出的美感。在處理實(shí)際問(wèn)題中時(shí)，我們經(jīng)常利用數(shù)學(xué)工具并結(jié)合正確的物理思想，使問(wèn)題得到圓滿(mǎn)解決。如圖⑹所示，在線光源上任取一點(diǎn)B1，在旋轉(zhuǎn)拋物面的開(kāi)口邊緣上任取兩點(diǎn)E、Q。分別連接O1E和O2E1。如圖⑺所示，在線光源上任取兩點(diǎn)BB2，O1為Z軸與旋轉(zhuǎn)拋物面開(kāi)口平面的交點(diǎn)，即車(chē)燈開(kāi)口處圓的圓心。以頂點(diǎn)O為原點(diǎn)垂直線光源方向?yàn)閄軸建立平面直角坐標(biāo)系。圖 ⑼圖 ⑻點(diǎn)光源B1，B2，F(xiàn)發(fā)出的光線通過(guò)上邊緣D點(diǎn)分別照到測(cè)試屏的DDD3點(diǎn)，通過(guò)下邊緣D/點(diǎn)分別照到測(cè)試屏的D1/，D2/，D3/。則，F(xiàn)（15，0），B1（15，2），B2(15，2)，D1(，36)，A(25015，0)。設(shè)反射光線與測(cè)試屏交點(diǎn)為，則反射光線與入射光線以及法線應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：⑴ 入射角α等于反射角β，故此時(shí)入射光線的單位向量為法向量的單位向量為反射向量的單位向量為由于，所以，由此可得方程⑵ 反射光線與法線以及入射光線在同一平面內(nèi)．因?yàn)槿龡l線有一個(gè)公共交點(diǎn)，所以只需其中一條直線的向量與另外兩條直線所組成平面的法向量垂直即可．其中入射光線與法線組成平面的法向量為，因?yàn)榕c垂直，所以，即，由此可得方程。小結(jié)本文對(duì)問(wèn)題的解答重在物理思想的應(yīng)用，而對(duì)計(jì)算量較大需借助計(jì)算機(jī)解決的問(wèn)題則未繼續(xù)深入。即：如果把屏上點(diǎn)N當(dāng)作點(diǎn)光源時(shí)沒(méi)有光線照射到線接收器上，那么線光源發(fā)出的光也就不會(huì)落在點(diǎn)N上。但由物理光學(xué)理論，成束光線的傳播必然存在干涉衍射等因素的影響，而光線射出前照燈之前的反射與投射、鹵素?zé)魞?nèi)用來(lái)延長(zhǎng)燈絲壽命的氣態(tài)碘等這些因素也必然會(huì)削減光波的能量。對(duì)最后一個(gè)問(wèn)題的求解，本文給出了詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程以及滿(mǎn)足相應(yīng)的反射光亮區(qū)的方程組。而當(dāng)是在市區(qū)的行駛的車(chē)量，由于人流比較密集，所以也應(yīng)使光線較強(qiáng)，應(yīng)用短光源。參考文獻(xiàn)[1] 趙凱華，鐘錫華. 光學(xué)（上冊(cè)）【M】. 北京：北京大學(xué)出版社，1984.[2] 胡玉禧,安連生. :中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,.[3] 馬文淦. 計(jì)算物理. 合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,.[4] [美],鄧建松,彭冉冉翻譯. :科學(xué)出版社,.[5] 孟道驥. 高等代數(shù)與解析幾何(下).北京:高等教育出版社,1999.[6] 楊永發(fā)主編,楊永發(fā),籍明文,張崇歧,張志海,金少華. :南開(kāi)大學(xué)出版社,.[7] 哈里德D,. 物理學(xué),:上?？萍汲霭嫔?1978.[8] 張三慧. 大學(xué)物理學(xué)(第四冊(cè)) 波動(dòng)與光學(xué)(第二版).北京:清華大學(xué)出版社,.[9] 《數(shù)學(xué)手冊(cè)》編寫(xiě)組. 數(shù)學(xué)手冊(cè)【M】. 北京：人民教育出版社，1979.[10] 【J】.[
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1