WebGL光照基础知识:光学现象基本概念

iefreer 发表于 2019-05-05 00:11:11

标签: webgl, light, 散射, 透射, 折射, 衍射

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用webgl着色器来实现光照特效,本质上是一个对物理学特性使用计算机进行近似模拟的方法和过程。

所以我们需要理解光线传播的几个基本概念及其区别:反射、衍射、散射以及透射、折射

散射是由于介质中存在的微小粒子(异质体)或者分子对光的作用,使光束偏离原来的传播方向而向四周传播的现象。

浑浊介质有多种不同的形式。主要是以下几种:

1.气体中混有固体微粒,即大气中有烟,灰尘;

2.气体中混有微小液滴,就象雾;

3.液体中混有固体微粒,称为悬浊液;

4.液体中混有另一种液体的微小液滴,称为乳剂。

当光通过这些介质时都会发生散射。

从微观角度看,光学的现象都是光子散射的统计结果,以演绎的方法,用量子力学的散射理论,原则上可以推出各种光学定律,所以,广义地讲,反射(漫反射)也是一种散射行为。
此外,更容易使人困惑的是散射与衍射的区别,衍射可以看成由个别的不均匀区域造成的,比如波长大小的小孔,或者单个波长大小的障碍物,都可以称之为衍射;如果波长大小的障碍物很多的话,比如空气中的雾霾,对于每个小颗粒,光都会发生衍射,但是大量颗粒对光的衍射是互相干扰的,而且颗粒的分布一般是不规则而又随机的(规则分布的晶体除外,晶体中光散射常称为衍射),就看不到衍射的特征了,这时就可称之为散射;而对于反射而言,也是大量光子在边界散射的统计效应。
原则上讲,分析光子的行为,量子力学散射理论是基本方程式,而散射,反射,衍射,则是不同的边界条件。


光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时,传播方向一般会发生变化,这种现象叫光的折射,也叫透射。光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光则进入到另一种介质中,由于光在在两种不同的物质里传播速度不同,故在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。

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