鏡面反射仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
鏡面反射仿真的實(shí)例教程
Welcome to another exciting tutorial. The code for this tutorial was written by Banu Octavian. The tutorial was of course written by myself (NeHe). In this tutorial you will learn how to create EXTREMELY realistic reflections. Nothing fake here! The objects being reflected will not show up underneath the floor or on the other side of a wall. True reflections!
A very important thing to note about this tutorial: Because the Voodoo 1, 2 and some other cards do not support the stencil buffer, this demo will NOT run on those cards. It will ONLY run on cards that support the stencil buffer. If you're not sure if your card supports the stencil buffer, download the code, and try running the demo. Also, this demo requires a fairly decent processor and graphics card. Even on my GeForce I notice there
展開(kāi) 光反射的經(jīng)典類(lèi)型是鏡面反射，源自拉丁語(yǔ) spulum （鏡子），或者是正反射。這種反射會(huì)在光滑的表面上遇到，例如拋光的金屬或玻璃片，包括全內(nèi)反射的情況，或在液體表面上。此處，相對(duì)于表面法線測(cè)量的反射光角度，它等于入射光角度（見(jiàn)圖 1）。這種情況通常在各種類(lèi)型的平面鏡上都能發(fā)現(xiàn)。對(duì)于彎曲的反射面，也可以獲得鏡面反射；然后相對(duì)于局部法線方向測(cè)量入射角和輸出角。
反射的共同定律（出射角=入射角）與沿反射面的波矢量分量被保留有關(guān)。
其他種類(lèi)的反射，包括光的散射
如果反射面接近平坦，但不完全平坦，則輸出光可能會(huì)在一定角度范圍內(nèi)擴(kuò)散；這就是所謂的漫散射。對(duì)于引起顯著散射的基本上粗糙的表面，可以存在很大的角度范圍，例如具有10°的寬度。特別是體積擴(kuò)散器，還有一些啞光涂料，往往會(huì)產(chǎn)生更寬的散射光角度分布，通常甚至接近朗伯散射體的標(biāo)準(zhǔn)情況。這可以被認(rèn)為是鏡面反射的反面：完美的漫反射。也可以是鏡面反射和漫反射的組合；具有此類(lèi)屬性的物體會(huì)表現(xiàn)出鏡面高光照（取決于照明條件），除了漫散射產(chǎn)生的外觀。
從遠(yuǎn)距離觀看時(shí)，鏡面反射看起來(lái)比漫反射明亮得多，因?yàn)?em>反射光集中到較小范圍的方向。（這在激光安全方面可能是一個(gè)問(wèn)題。）另一方面，如果反射光錯(cuò)過(guò)了吸收者的眼睛，則鏡面反射仍然不會(huì)被吸收者注意到。
鏡面反射的條件
由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)相當(dāng)小（遠(yuǎn)低于 1 μm），純鏡面反射需要高度的表面平整度，例如比微波的表面平整度要高得多。因此，例如，金屬表面需要非常仔細(xì)地拋光以獲得近乎完美的鏡面反射。
衍射光柵上的反射
衍射光柵上可以發(fā)生改進(jìn)形式的鏡面反射。這里，輸出角可以基本上偏離入射角，并且還取決于光學(xué)波長(zhǎng)，但在理想情況下同樣不存在漫反射。
成像中的鏡面反射
鏡面反射可用于成像——例如，在反射望遠(yuǎn)鏡中。
展開(kāi) 1 問(wèn)題介紹
反射式霍普金森拉桿（SHTB）是在常規(guī)霍普金森壓桿（SHPB）基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，相比于直接式SHTB，反射式SHTB結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于改造，但需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)修正。
本案例將介紹韌性材料的反射式霍普金森拉桿原理及其Abaqus仿真方法。
1.1.SHTB原理
反射式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結(jié)構(gòu)
反射式SHTB結(jié)構(gòu)基于SHPB改造而來(lái)，除具備常規(guī)SHPB結(jié)構(gòu)的撞擊桿、入射桿，還需要在拉伸試樣外圍加上與入射桿、透射桿相配合的承壓環(huán)。并且反射式SHTB的入射桿、透射桿與常規(guī)SHPB位置相反。開(kāi)始撞擊桿以一定速度撞擊透射桿，在透射桿形成一個(gè)傳播的壓縮載荷脈沖，壓縮波從透射桿主要通經(jīng)過(guò)承壓環(huán)傳遞到入射桿，并在入射桿自由端反射形成拉伸波，此拉伸波為試樣的拉伸加載脈沖。拉伸加載脈沖對(duì)試樣進(jìn)行拉伸加載，承壓環(huán)不承受拉力，拉伸脈沖一部分進(jìn)入透射桿形成透射波，一部分反射回入射桿形成反射波。試樣與入射桿、透射桿通過(guò)連接結(jié)構(gòu)固定，連接方式有螺紋連接以及卡具連接等方式。
由于承壓環(huán)受到壓縮變形，部分壓縮波會(huì)進(jìn)入試樣引起試樣的壓縮變形。因此需要對(duì)承壓環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其承受壓縮波的主要部分，使試樣幾乎不變形或者只發(fā)生彈性變形。
展開(kāi) 受某些蛾類(lèi)和蝴蝶物種的啟發(fā)，仿生蛾眼抗反射（AR）結(jié)構(gòu)已被制造出來(lái)并被廣泛應(yīng)用。 這樣的結(jié)構(gòu)通常是截錐的陣列，其尺寸小于光的波長(zhǎng)。 VirtualLab Fusion提供了方便的工具來(lái)進(jìn)行構(gòu)建，并提供了嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)方法（FMM）進(jìn)行分析。 本案例演示了分析和優(yōu)化蛾眼結(jié)構(gòu)的典型工作流程。
抗反射蛾眼的嚴(yán)格分析與設(shè)計(jì)
借助傅立葉模態(tài)方法和VirtualLab Fusion中的參數(shù)優(yōu)化，我們演示了抗反射蛾眼結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)。
具有2D周期性的光柵結(jié)構(gòu)的配置
在VirtualLab Fusion中，可以使用堆棧配置復(fù)雜的3D光柵結(jié)構(gòu)。 該用例主要對(duì)于二維周期性的光柵結(jié)構(gòu)的配置進(jìn)行了演示。
展開(kāi) 1、說(shuō)明
在本示例中，我們將展示使用 Lumerical STACK 求解器來(lái)設(shè)計(jì)抗反射圓偏振器，以減少 OLED 顯示器的環(huán)境光反射。
2、綜述
OLED 顯示器的底部金屬電極可以用于增強(qiáng)光提取效率，然而它也會(huì)帶來(lái)環(huán)境光反射的不利影響，導(dǎo)致顯示器在室外使用時(shí)對(duì)比度降低。在本例中，演示了使用圓偏振器來(lái)最小化具有特定線偏振的光的反射[1]。圓偏振器的配置和工作原理如下所示：
圖 1
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，多層 OLED 結(jié)構(gòu)由金屬反射器表示。入射到線性偏振器上的光在傳播通過(guò)半波片之后變成30°線偏振，然后在通過(guò)四分之一波片之后變成圓偏振。反射光最終將變得相對(duì)于線性偏振器的偏振正交偏振，因此被其阻擋。
反射光可以分解為兩部分，如圖1所示。R1表示空氣/偏振器界面處的反射，R2與圓偏振器相關(guān)。在本例中我們將關(guān)注如何最小化R2，關(guān)于R1的最小化，請(qǐng)參閱原文。
為了分解R1和R2，一種方法是添加折射率為1.5的人工層，如下圖所示。
圖 2
折射率1.5被選擇為接近線性偏振器的折射率，使得圓形偏振器在有或沒(méi)有人工層的情況下的總反射幾乎相同。然后，我們將通過(guò)腳本命令將反射率從 STACK Solver（棕色箭頭）轉(zhuǎn)換為R2（藍(lán)色箭頭）。
偏振器和波片由各向異性材料制成，這意味著它們的折射率在不同方向上可能不同。通過(guò)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的介電常數(shù)張量，在 STACK Solver 中充分考慮了極化/慢軸的旋轉(zhuǎn)。
步驟1：初步測(cè)試
本步驟的主要目的是確保仿真被正確設(shè)置，并驗(yàn)證圓偏振器在正入射時(shí)的抗反射性能。
展開(kāi) 
鏡面反射仿真的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
鏡面反射仿真的最新內(nèi)容
堆棧層及層信息
1. 堆棧結(jié)構(gòu)
TechWiz Polar根據(jù)各層的相位延遲對(duì)偏振狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析。從需要了解偏振光的用戶到顯示行業(yè)的專業(yè)人士，使用這款軟件都能有很大的幫助
TechWiz Polar是TechWiz LCD 1D的一個(gè)可選模塊
TechWiz Polar是TechWiz LCD 1D的一個(gè)可選模塊
TechWiz Polar根據(jù)各層的相位延遲對(duì)偏振狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析。從需要了解偏振光的用戶到顯示行業(yè)的專業(yè)人士，使用這款軟件都能有很大的幫助
1. 堆棧結(jié)構(gòu)
堆棧層及層信息
2. 創(chuàng)建材料
在TechWiz DB中創(chuàng)建1/4波片
3. 結(jié)構(gòu)創(chuàng)建
1.1創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目文件
最簡(jiǎn)單的減反射膜結(jié)構(gòu)是單層減反射膜，其主要是針對(duì)特定波長(zhǎng)的減反射，主要原理是光波的干涉相消/相長(zhǎng)。對(duì)于單層減反射膜來(lái)說(shuō)，理想厚度為1/4入射光波長(zhǎng)。在本例中，假設(shè)了一個(gè)折射率為1.5的基板，并且空氣折射率為1
1. 建模任務(wù)
1.1基本結(jié)構(gòu)
2. 建模過(guò)程
2.1創(chuàng)建材料（TechWiz DB）
2.2創(chuàng)建堆棧結(jié)構(gòu)（TechWiz LCD 1D）
3.查看結(jié)果
Φ-OTDR是一種基于相位變化的光時(shí)域反射技術(shù)，主要利用光脈沖在光纖中傳播時(shí),由于瑞利散射，部分散射光將耦合到光纖纖芯中并以相反的方向傳播, 然后通過(guò)干涉儀觀測(cè)散射光與發(fā)射光的相位差異，從而分析光纖狀態(tài)和位置。由于其高靈敏度和分布式感知的特性，Φ-OTDR主要作為一種分布式光纖聲學(xué)/振動(dòng)傳感器使用。
本案例利用OptiSystem仿真Φ-OTDR。
首先，我們搭建一個(gè)如圖1所示的系統(tǒng)布局
抗反射蛾眼結(jié)構(gòu)的仿真9個(gè)月前
受某些蛾類(lèi)和蝴蝶物種的啟發(fā)，仿生蛾眼抗反射（AR）結(jié)構(gòu)已被制造出來(lái)并被廣泛應(yīng)用。 這樣的結(jié)構(gòu)通常是截錐的陣列，其尺寸小于光的波長(zhǎng)。 VirtualLab Fusion提供了方便的工具來(lái)進(jìn)行構(gòu)建，并提供了嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)方法（FMM）進(jìn)行分析。 本案例演示了分析和優(yōu)化蛾眼結(jié)構(gòu)的典型工作流程。
抗反射蛾眼的嚴(yán)格分析與設(shè)計(jì)
借助傅立葉模態(tài)方法和VirtualLab
抗反射蛾眼結(jié)構(gòu)的仿真9個(gè)月前
受某些蛾類(lèi)和蝴蝶物種的啟發(fā)，仿生蛾眼抗反射（AR）結(jié)構(gòu)已被制造出來(lái)并被廣泛應(yīng)用。 這樣的結(jié)構(gòu)通常是截錐的陣列，其尺寸小于光的波長(zhǎng)。 VirtualLab Fusion提供了方便的工具來(lái)進(jìn)行構(gòu)建，并提供了嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)方法（FMM）進(jìn)行分析。 本案例演示了分析和優(yōu)化蛾眼結(jié)構(gòu)的典型工作流程。
抗反射蛾眼的嚴(yán)格分析與設(shè)計(jì)
使用VirtualLab Fusion仿真多層雙折射反射偏振器9個(gè)月前
摘要
多層雙折射反射偏光片在液晶顯示器 (LCD) 應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢(shì)。 他們可以回收背光來(lái)提高 LCD 的光學(xué)效率。 在此用例中，我們重現(xiàn)了文獻(xiàn)Li et. al. J. Display T echnol. 5, 335-340 (2009) 中的實(shí)驗(yàn)，探討了 VirtualLab Fusion 中交替雙折射層的數(shù)量與布拉格反射條件之間的關(guān)系，并進(jìn)一步研究了反射效率隨不同波長(zhǎng)和入射角的變化
使用VirtualLab Fusion仿真多層雙折射反射偏振器9個(gè)月前
摘要
多層雙折射反射偏光片在液晶顯示器 (LCD) 應(yīng)用中具有很大優(yōu)勢(shì)。他們可以回收背光來(lái)提高 LCD 的光學(xué)效率。在此用例中，我們重現(xiàn)了文獻(xiàn)Li et. al. J. Display T echnol. 5, 335-340 (2009) 中的實(shí)驗(yàn)，探討了 VirtualLab Fusion 中交替雙折射層的數(shù)量與布拉格反射條件之間的關(guān)系，并進(jìn)一步研究了反射效率隨不同波長(zhǎng)和入射角的變化。
本文展示了如何根據(jù)Warren J. Smith在McGraw-Hill出版的《現(xiàn)代鏡頭設(shè)計(jì)：資源手冊(cè)》中提供的數(shù)據(jù)來(lái)建模一個(gè)三反射鏡5倍率望遠(yuǎn)鏡。
在該模型的設(shè)置中使用了一個(gè)腳本來(lái)追跡系統(tǒng)光軸上的“中心光線”，并打印出光線照射在表面時(shí)的垂直位置。這種設(shè)置使用戶能夠快速確定系統(tǒng)中第二個(gè)和第三個(gè)反射鏡所需的垂直位置和孔徑大小。模型設(shè)置完成后，使用分析表面在像平面上計(jì)算位置點(diǎn)圖來(lái)檢查系統(tǒng)的性能。
