Концепция ЭМ луча является основой геометрической модели распространения света. Она включает в себя следующие моменты:

Луч света распространяется по прямой линии в гомогенной среде.
Луч подчиняется законам отражения и преломления, а также законам дифракции.
Луч несет энергию. Энергия содержится в пространстве вокруг луча в виде конуса или пирамиды и распространяется вместе с ним. В процессе распространения поперечное сечение конуса (пирамиды) увеличивается, а плотность энергии уменьшается таким образом, чтобы полная энергия оставалась неизменной.

Луч создается первичным источником и передается на вход функции трассировки. При прохождении луча в окрестности контрольной точки, последняя передает характеристики луча области памяти, ассоциированной с данной контрольной точкой.

Луч несет информацию о поле, а также служебную информацию, необходимую для работы модели: {Начало, Направление, Напряженность, Идентификатор, Пробег}

Свойства луча

Начало()*;
Направление()*;
Напряженность();
Идентификатор_источника(); - идентификатор первичного источника, испустившего луч, или грани, отразившей луч.
-Порядок переотражения(); - приватный.
Частота();
Погонное затухание() - характеристика среды, в которой распространяется луч.
Коэффициент преломления() - характеристика среды, в которой распространяется луч.
Пробег() - длина пройденная лучом до последнего отражения. Если луч испущен первичным источником, возвращается 0.

*Свойства, заимствованные от Луча

Функции

`Отразить(Грань, Точка, Пробег, Угол, Среда распространения)`

Функция осуществляет геометрическое и физическое построение отраженного луча. Функция меняет свойства луча.

На вход функции принимаются: грань, геометрию которой задают набор точек, физические свойства - коэффициент преломления; точка - место падения луча на грань; пробег - расстояние, пройденное лучом от начала до точки падения; угол - угол падения луча на плоскость.

Луч.Начало() $\leftarrow$ Точка
Луч.Порядок_переотражения() $\leftarrow$ Луч.Порядок_переотражения() + 1
Луч.Идентификатор_источника() $\leftarrow$ Грань
Луч.Пробег() $\leftarrow$ Луч.Пробег + Пробег
${\vec {v}}\leftarrow$ Луч.Направление()
${\vec {n}}\leftarrow$ Грань.Плоскость().Нормаль()
$\mathrm {sin\_ax} \leftarrow \left[{\begin{matrix}{\frac {{\vec {v}}_{y}}{\left|{\vec {v}}_{yz}\right|}}\iff {\vec {v}}_{y}\neq 0\lor {\vec {v}}_{z}\neq 0\\0\iff {\vec {v}}_{y}=0\land {\vec {v}}_{z}=0\end{matrix}}\right.$
$\mathrm {cos\_ax} \leftarrow \left[{\begin{matrix}{\frac {{\vec {v}}_{z}}{\left|{\vec {v}}_{yz}\right|}}\iff {\vec {v}}_{y}\neq 0\lor {\vec {v}}_{z}\neq 0\\1\iff {\vec {v}}_{y}=0\land {\vec {v}}_{z}=0\end{matrix}}\right.$
$\mathrm {sin\_ay} \leftarrow -{\vec {v}}_{x}$
$\mathrm {cos\_ay} \leftarrow \left|{\vec {v}}_{yz}\right|$
$T_{1}\leftarrow {\begin{bmatrix}\mathrm {cos\_ay} &0&\mathrm {sin\_ay} \\0&1&0\\-\mathrm {sin\_ay} &0&\mathrm {cos\_ay} \end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0\\0&\mathrm {cos\_ax} &-\mathrm {sin\_ax} \\0&\mathrm {sin\_ax} &\mathrm {cos\_ax} \end{bmatrix}}$
$T_{2}\leftarrow {\begin{bmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&-1\end{bmatrix}}$
$T\leftarrow T_{1}^{T}T_{2}T_{1}$
Луч.Направление() Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \leftarrow T \vec{v}}
Луч.Напряженность() $\leftarrow$ Напряженность.Уменьшить по пробегу(Пробег, Луч.Напряженность(), G.Среда распространения().Погонное затухание(Луч.Частота()))
Луч.Напряженность() Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): \leftarrow Напряженность.Уменьшить по отражению(Луч.Напряженность(), G.Среда распространения().Коэффициент преломления(Луч.Частота()), Грань.Коэффициент преломления(Луч.Частота()), Угол)