基于蒙特卡罗法研究海水中矿物质的光传输特性
发布时间：2020-02-04 20:35
【摘要】：为了研究多次散射效应下偏振光在含矿物质粒子海水中的传输特性,建立了一种基于蒙特卡罗法的矢量辐射传输模型.验证了模型准确性,并利用该模型研究了矿物质粒子复折射率、粒子群平均半径和入射光偏振状态对传输特性的影响.模拟仿真结果表明,不同类型矿物质粒子中,较小复折射率实部的粒子,传输特性对复折射率实部变化的敏感性较大;较大复折射率实部的粒子,传输特性对复折射率实部变化敏感性较小.粒子复折射率的虚部是影响光波传输特性的另一重要因素,粒子的吸收性越大,其传输效果越差.随着海水矿物质粒子群平均半径变大,光波透射率降低,反射率增大.圆偏振光与自然光在含矿物质粒子海水中的传输特性相对接近,在海水中,透射率最高的是垂直偏振光,最差的是圆偏振光;反射率最大的是自然光,最小的是水平偏振光.其中水平偏振光传输特性受入射光入射角影响较大.
【图文】：
散射后的Ｓｔｏｋｅｓ矢量为Ｓｏｕｔ＝Ｆ（Θ）Ｌ（－ｉ１）Ｓｉｎ（９）式中，Ｆ（Θ）为Ｍüｌｌｅｒ矩阵，，Ｌ（－ｉ１）为旋转矩阵，作用是将入射光Ｓｔｏｋｅｓ矢量由入射子午面（入射光线和ｚ轴构成的平面）旋转至散射平面．在散射平面上入射光碰见粒子产生散射，散射角度为Θ，再将散射平面上散射的Ｓｔｏｋｅｓ矢量旋转至散射子午面上（散射光和ｚ轴构成的平面）．这样就得到了散射后的Ｓｔｏｋｅｓ矢量（见图１）．图１矢量辐射传输散射过程模拟图Ｆｉｇ．１Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｅｃｔｏｒｒａｄｉａｔｉｖｅｔｒａｎｓｆｅｒ对于在粒子随机取向或球形假设条件下，散射光Ｓｔｏｋｅｓ矢量Ｓｏｕｔ第一分量Ｉｏｕｔ为Ｉｏｕｔ＝ＩｉｎＦ１１＋Ｑ·Ｆ１２ｃｏｓ２ｉ１－Ｕ·Ｆ１２ｓｉｎ２ｉ１（１０）式中Ｉｉｎ为入射光Ｓｔｏｋｅｓ矢量Ｓｉｎ第一分量，ｉ１为入射子午面与散射平面夹角，Ｆ１２为Ｍüｌｌｅｒ矩阵Ｆ（Θ）第一行第二列元素．其最大值求取方法为Ｉｏｕｔ，ｍａｘ＝ｍａｘ（ＩｉｎＦ１１（Θ）＋Ｑ２i幔眨
本文编号：2576418
【图文】：
散射后的Ｓｔｏｋｅｓ矢量为Ｓｏｕｔ＝Ｆ（Θ）Ｌ（－ｉ１）Ｓｉｎ（９）式中，Ｆ（Θ）为Ｍüｌｌｅｒ矩阵，，Ｌ（－ｉ１）为旋转矩阵，作用是将入射光Ｓｔｏｋｅｓ矢量由入射子午面（入射光线和ｚ轴构成的平面）旋转至散射平面．在散射平面上入射光碰见粒子产生散射，散射角度为Θ，再将散射平面上散射的Ｓｔｏｋｅｓ矢量旋转至散射子午面上（散射光和ｚ轴构成的平面）．这样就得到了散射后的Ｓｔｏｋｅｓ矢量（见图１）．图１矢量辐射传输散射过程模拟图Ｆｉｇ．１Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｅｃｔｏｒｒａｄｉａｔｉｖｅｔｒａｎｓｆｅｒ对于在粒子随机取向或球形假设条件下，散射光Ｓｔｏｋｅｓ矢量Ｓｏｕｔ第一分量Ｉｏｕｔ为Ｉｏｕｔ＝ＩｉｎＦ１１＋Ｑ·Ｆ１２ｃｏｓ２ｉ１－Ｕ·Ｆ１２ｓｉｎ２ｉ１（１０）式中Ｉｉｎ为入射光Ｓｔｏｋｅｓ矢量Ｓｉｎ第一分量，ｉ１为入射子午面与散射平面夹角，Ｆ１２为Ｍüｌｌｅｒ矩阵Ｆ（Θ）第一行第二列元素．其最大值求取方法为Ｉｏｕｔ，ｍａｘ＝ｍａｘ（ＩｉｎＦ１１（Θ）＋Ｑ２i幔眨
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