2.2.1. Критерий зеркальности - диффузности

Условия (1) и (2) для определения зеркально и диффузно отражающих поверхностей являются несколько расплывчатыми. Очевидно, что поскольку высота неровностей h может прини­мать любые промежуточные значения, то и отражательные свой­ства поверхностей могут быть промежуточными. Идеальное зер­кало плоскую волну сохраняет идеально плоской благодаря тому, что все отражённые лучи остаются синфазными между собой. По мере роста неровностей эта синфазность постепенно разрушается, и фронт волны перестаёт быть плоским. Релей предложил считать зеркальной ту поверхность, для которой набег фазы  между соседними лучами из-за неровностей не превышает , и диффузной - если   . При    не­ровности эквифазной поверхности не превышают величину

   = 8. Можно показать, что в этом случае подавляю­щая часть отражённого потока распространяется в направлении зеркального отражения.

Пересчитаем допустимую разность фаз  в допустимую вы­соту неровностей «зеркально» отражающей поверхности h (рис. 7).

Если бы на поверхности не было выступа, то луч Л₂ прошёл бы до точки О'₂ и, отразившись от неё, был бы синфазен с соседними лучами Л₁ и Л₃, создавая с ними плоскую волну АВ. Наличие неровности приводит к тому, что луч Л₂, отразив­шись от её горизонтальной вершины в точке О₂, пойдет по-преж­нему параллельно со своими соседями, но теперь уже опережая их по фазе. На эквифазной поверхности появится неровность с вершиной в точке D. Определим разность хода лучей Л₂ и Л₃ до линии АВ. Если бы луч Л₃ отразился на уровне h над по­верхностью в точке О'₃, то он пришёл бы в точку С синфазно с лучом Л₂. В действительности он проделает по сравнению с лучом Л₂ лишний путь до линии АВ, равный

R = О'₃ О₃ - О'₃ С.

Из треугольника О'₃ Е О₃найдём

Из треугольника О'₃ О₃ С -

Найдём  из рис. 7

Окончательно получим

откуда разность фаз для зеркальной по Релею поверхности

Таким образом, поверхность считается зеркальной, если

(5)

и диффузной, - если знак неравенства обратный.

Итак, отражательные свойства поверхности определяются не только h и , но и углом . Если при нормальном падении ( = 90°) зеркальной будет поверхность с неровностями h <  16, то при косом падении зеркальной будет поверхность со значительно бóльшими неровностями (например, при  = 4° зер­калом будет поверхность с h < ).

?

6. Как отражает радиолокационные сигналы пашня: зер­кально или диффузно? Дайте полный ответ. 7. Поставьте лист белой бумаги перпендикулярно лучам «почти точечного» источника света (желательно отсутствие других источников), а затем поверните так, чтобы лучи падали на бумагу косо. Есть ли разница в характере отражения? 8. Оцените количественно допустимые размеры неровностей на зеркале оптического диапазона. 9. Какова допустимая погрешность изготовления па­раболического зеркального отражателя антенны, пред­назначенного для формирования волны с плоской эквифазной поверхностью в раскрыве антенны при длине волны = 3 см? Одинакова ли допустимая погрешность в центре и на краях зеркала?