光與被測物相互作用
光在被測(ce)物上(shang)，會產(chan)生(sheng)多(duo)種現(xian)象(xiang)(xiang)。下(xia)圖展示了不同的(de)作用現(xian)象(xiang)(xiang)，其中1為鏡面反(fan)射(she)(she)、2為漫(man)反(fan)射(she)(she)、3為定向透射(she)(she)、4為漫(man)透射(she)(she)、5為背反(fan)射(she)(she)、6為吸(xi)收。
鏡面反射
反射(she)定律指光(guang)射(she)到一個界(jie)(jie)面(mian)(mian)上時(shi)，其入射(she)光(guang)線(xian)與(yu)(yu)反射(she)光(guang)線(xian)成相同(tong)角(jiao)度。光(guang)入射(she)到不同(tong)介質的界(jie)(jie)面(mian)(mian)上會(hui)發生反射(she)和折射(she)。而反射(she)時(shi)會(hui)出現以下情況(kuang)：反射(she)線(xian)跟入射(she)線(xian)和法(fa)線(xian)在同(tong)一平面(mian)(mian)內。反射(she)線(xian)和入射(she)線(xian)分居法(fa)線(xian)兩側，并且與(yu)(yu)界(jie)(jie)面(mian)(mian)法(fa)線(xian)的夾角(jiao)（分別叫做(zuo)入射(she)角(jiao)和反射(she)角(jiao)）相等。反射(she)角(jiao)等于(yu)入射(she)角(jiao)。
物體表(biao)面反(fan)射(she)(she)(she)光的多少由(you)雙向反(fan)射(she)(she)(she)分(fen)布(bu)函數(Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF)表(biao)示。BRDF描(miao)述了入射(she)(she)(she)光線經過某個表(biao)面反(fan)射(she)(she)(she)后如何在(zai)各個出射(she)(she)(she)方(fang)向上分(fen)布(bu)這(zhe)可以(yi)是(shi)從(cong)理想鏡面反(fan)射(she)(she)(she)到(dao)漫反(fan)射(she)(she)(she)、各向同性或者(zhe)各向異性的各種(zhong)反(fan)射(she)(she)(she)。將雙向分(fen)布(bu)函數在(zai)兩(liang)個方(fang)向上積(ji)分(fen)，可得(de)到(dao)反(fan)射(she)(she)(she)率，反(fan)射(she)(she)(she)率僅取決于波長。
鏡(jing)面反射(she)(she)(she)(she)遵循光的(de)反射(she)(she)(she)(she)定律。鏡(jing)面反射(she)(she)(she)(she)是(shi)指若反射(she)(she)(she)(she)面比較光滑，當平(ping)行入射(she)(she)(she)(she)的(de)光線射(she)(she)(she)(she)到(dao)這個反射(she)(she)(she)(she)面時，仍會平(ping)行地向一(yi)個方向反射(she)(she)(she)(she)出(chu)來，這種反射(she)(she)(she)(she)就屬于(yu)鏡(jing)面反射(she)(she)(she)(she)。
漫反射
漫(man)(man)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)，是投(tou)射(she)(she)(she)在(zai)粗(cu)糙(cao)表(biao)面上的光(guang)向(xiang)(xiang)各(ge)個方(fang)向(xiang)(xiang)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)的現象。當一束平(ping)行(xing)的入(ru)(ru)射(she)(she)(she)光(guang)線射(she)(she)(she)到粗(cu)糙(cao)的表(biao)面時，表(biao)面會(hui)把(ba)光(guang)線向(xiang)(xiang)著四面八方(fang)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)，所以入(ru)(ru)射(she)(she)(she)線雖然互(hu)相平(ping)行(xing)，由于各(ge)點的法線方(fang)向(xiang)(xiang)不一致，造成反(fan)(fan)射(she)(she)(she)光(guang)線向(xiang)(xiang)不同的方(fang)向(xiang)(xiang)無(wu)規則地(di)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)，這種反(fan)(fan)射(she)(she)(she)稱之(zhi)為“漫(man)(man)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)”或“漫(man)(man)射(she)(she)(she)”。
這種反射(she)的(de)光稱(cheng)為漫(man)射(she)光。很多物體，如植物、墻壁、衣服等，其表面(mian)粗看起來似乎是平滑，但用放大鏡仔細觀(guan)察(cha)，就會(hui)看到其表面(mian)是凹凸(tu)不平的(de)，所以本來是平行的(de)太(tai)光被(bei)這些表面(mian)反射(she)后，彌漫(man)地射(she)向不同(tong)方向。
漫反(fan)射的每條光(guang)線均遵循反(fan)射定律(lv)。平行光(guang)束經(jing)漫反(fan)射后不再是平行光(guang)束。
定向(xiang)透射(she)&漫透射(she)
光線通過物體(ti)時產生(sheng)透(tou)射(she)(she)(she)。透(tou)射(she)(she)(she)是入射(she)(she)(she)光經(jing)過折(zhe)射(she)(she)(she)穿過物體(ti)后的出射(she)(she)(she)現象。被透(tou)射(she)(she)(she)的物體(ti)為透(tou)明體(ti)或半透(tou)明體(ti)，如(ru)玻璃，濾色(se)片(pian)等(deng)。
物體(ti)的(de)內部和表(biao)面結(jie)構決(jue)定透(tou)射(she)為漫投射(she)或定向透(tou)射(she)。透(tou)過(guo)物體(ti)光線的(de)多少被(bei)稱為透(tou)射(she)率。與反射(she)率一樣(yang)，透(tou)射(she)率也決(jue)定于(yu)光線的(de)波長。
背反射
背(bei)反射是對折射光線的再一(yi)次反射，其亦遵(zun)循反射定律。
吸收
入射(she)光(guang)(guang)線除反射(she)和透射(she)外剩下的(de)光(guang)(guang)線都被吸收，吸收就是入射(she)光(guang)(guang)在物(wu)體內部被轉化為(wei)熱。如(ru)果我(wo)們假(jia)定落到(dao)一個(ge)物(wu)體上的(de)光(guang)(guang)為(wei)L，反射(she)光(guang)(guang)為(wei)R，入射(she)光(guang)(guang)為(wei)T，吸收為(wei)A，根據能量守恒定律(lv)L=R+T+A。黑色的(de)物(wu)體能吸收大量的(de)光(guang)(guang)。
不(bu)透(tou)明(ming)物體特有的(de)(de)顏色就(jiu)是由(you)與(yu)波長相關的(de)(de)漫反射和吸收決定(ding)的(de)(de)，而透(tou)明(ming)物體的(de)(de)顏色是與(yu)波長相關的(de)(de)透(tou)射決定(ding)的(de)(de)。
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