ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СХЕМ МНОГОСЛОЙНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СРЕДЫ

Аннотация

Системы объектов, где используют оптическое излучение и исследуют особенности его взаимодействия с этими объектами, связано с многими областями научно-практических исследований в медицине, фармации, биофотометрии, химии, светотехнике и др. Это и методы диагностики, и методы анализа состава веществ, и методы измерений интенсивности света. Общим для такого вида задач, в которых необходимо определить интенсивность либо света, либо ультрафиолетового (УФ), либо инфракрасного (ИК) излучения, прошедшего через слой вещества, является наличие в расчетах показателей поглощения, отражения, величин концентрации, длин волн, толщин слоев веществ (глубин проникновения) и др. На основе анализа исследований, в которых измеряется изменение интенсивности оптического излучения, направленного на объект (среду), выяснена целесообразность учета геометрических элементов и границ оптической среды в моделировании схем эксперимента. При этом отдельной задачей является обработка экспериментальных данных (результатов измерений). Эти результаты можно считать точными, если проведение измерений «на входе» приведено к определенным известным или «идеальным» условиям и сравнено с соответствующим «классическим» расчетом. Во многих случаях для этого используют закон Бугера–Ламберта–Бера. Задачи моделирования взаимодействия излучения с исследуемым объектом можно разделить по степени сложности геометрических схем и составляющих следующим образом: для элементарных геометрических объектов; для границ (поверхностей) слоя; для обеих границ одного слоя определенного вещества, сквозь который проходит излучение; для границ слоя и примесей в веществе; для многослойной среды (больше двух границ); для среды с затенением объектов (когда на пути излучения встречаются затеняющие объекты-препятствия, т.е. «перекрывающие» фрагменты границ слоев или части исследуемого вещества в слое или создающие эффект «помутнения» среды). Для аналитического описания незакономерных поверхностей объектов во многих задачах моделирования хорошо зарекомендовали себя методы с использованием нормальных уравнений. Это касается и моделирования гетерогенных систем (какими и есть неоднородные многослойные оптические среды), и систем объектов, взаимодействующих с оптическим излучением. Учитывая сказанное, рациональным является приведение таких задач к чисто геометрическим задачам описания поверхностей границ слоев и объектов внутри. Приведенная своеобразная по геометрической сути классификация задач, которая соотнесена с классификацией (видами) задач в исследованиях прохождения оптического излучения сквозь слои вещества, выстраивает иерархическую структуру моделирования границ и элементов оптических сред.

Ключевые слова: геометрическое моделирование, оптическая среда, оптическое излучение, граничные поверхности, нормальные уравнения.