ДОСЛІДЖЕННЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ СХЕМ БАГАТОШАРОВОГО ОПТИЧНОГО СЕРЕДОВИЩА

Анотація

Системи об’єктів, де використовують оптичне випромінювання та досліджують особливості його взаємодії з цими об’єктами, пов’язано з багатьма галузями науково-практичних досліджень в медицині, фармації, біофотометрії, хімії, світлотехніці та ін. Це і методи діагностики, і методі аналізу складу речовин, і методи вимірювань інтенсивності світла. Спільним для такого виду задач, в яких необхідно визначити інтенсивність або світла, або ультрафіолетового (УФ), або інфрачервоного (ІЧ) випромінювання, що пройшло крізь шар речовини, є присутність у розрахунках показників поглинання, відбиття, величин концентрації, довжин хвиль, товщин шарів речовин (глибин проникнення) та ін. На основі аналізу досліджень, в яких вимірюється зміна інтенсивності оптичного випромінювання, спрямованого на об’єкт (середовище), з’ясовано доцільність врахування геометричних елементів і границь оптичного середовища в моделюванні схем експерименту. При цьому окремою задачею є обробка експериментальних даних (результатів вимірювань). Ці результати можна вважати точними, якщо проведення вимірювань «на вході» приведено до певних відомих або «ідеальних» умов і порівняно з відповідним «класичним» розрахунком. В багатьох випадках задля цього використовують закон Бугера–Ламберта–Бера. Задачі моделювання взаємодії випромінювання з досліджуваним об’єктом можна поділити за ступенем складності геометричних схем та складових таким чином: для елементарних геометричних об’єктів; для границь (поверхонь) шару; для обох границь одного шару певної речовини, крізь який проходить випромінювання; для границь шару та домішок в речовині; для багатошарового середовища (більше двох границь); для середовища з затіненням об’єктів (коли на шляху випромінювання зустрічаються об’єкти-перешкоди, що затіняють, тобто «перекривають» фрагменти границь шарів або частки досліджуваної речовини в шарі або створюють ефект «помутніння» середовища). Для аналітичного опису незакономірних поверхонь об’єктів в багатьох задачах моделювання добре зарекомендували себе методи з використанням нормальних рівнянь. Це стосується і моделювання гетерогенних систем (якими і є неоднорідні багатошарові оптичні середовища), і систем об’єктів, що взаємодіють з оптичним випромінюванням. Зважаючи на вказане, доцільним є приведення таких задач до суто геометричних задач опису поверхонь границь шарів та об’єктів всередині. Наведена своєрідна за геометричною сутністю класифікація задач, яку віднесено до класифікації (видів) задач у дослідженнях проходження оптичного випромінювання крізь шари речовини, вибудовує ієрархічну структуру моделювання границь і елементів оптичних середовищ.

         Ключові слова: геометричне моделювання, оптичне середовище, оптичне випромінювання, граничні поверхні, нормальні рівняння.