Распространение радиоволн ВЧ/Луч

Концепция 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

1. Начало();
2. Направление();
3. Напряженность();
4. Идентификатор().Источник();
5. Идентификатор().Порядок переотражения();
6. Идентификатор().Грань();
7. Идентификатор().Направление();
8. Идентификатор().Частота();
9. Среда().Погонное затухание()
10. Среда().Коэффициент преломления()
11. Пробег();

Функции

Пересечение (Плоскость)

Возвращает точку пересечения луча с плоскостью.

На вход функции принимается плоскость, задаваемая точкой 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 P_{face}} и вектором нормали 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 V_{face}} . Луч как геометрический объект определяется начальной точкой Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle P_{ray}} и вектором направления 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 V_{ray}} .

1. Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle P_{face}\leftarrow } Плоскость.Точка()
2. 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 V_{face}\leftarrow} Плоскость.Нормаль()
3. 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 P_{ray} \leftarrow} Луч.Начало()
4. 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 V_{ray} \leftarrow} Луч.Направление()
5. 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/»:): P \leftarrow (NaN, NaN, NaN)
6. Если 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 V_{face} \cdot V_{ray} \ne 0}
   1. 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 t \leftarrow \frac {V_{face} \cdot P_{face} - V_{face} \cdot P_{ray}} {V_{face} \cdot V_{ray}}}
   2. Если 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 t > 0}
      1. Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle P\leftarrow P_{ray}+t*V_{ray}}
7. ВЫХОД

Прим. "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/»:): \cdot " здесь скалярное произведение, "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 *} " произведение отдельно для каждой координаты.

Угол пересечения(Плоскость)

Возвращает угол падения луча на плоскость.

На вход функции принимается плоскость, задаваемая вектором нормали 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 V_{face}} , луч определяется вектором направления 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 V_{ray}} .

1. Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle V_{face}\leftarrow } Плоскость.Нормаль()
2. 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 V_{ray} \leftarrow} Луч.Направление()
3. 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 \gamma \leftarrow \arcsin V_{face} \cdot V_{ray}}

Если 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 \gamma>0} , то луч падает на "внутреннюю" сторону плоскости, если 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 \gamma<0} - на "внешнюю", если Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle \gamma =0} - луч параллелен плоскости.

Пробег(Точка)

Возвращает расстояние, пройденное лучом от начала до точки.

1. 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 P_{ray} \leftarrow} Луч.Начало()
2. 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/»:): P \leftarrow Точка
3. 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 r \leftarrow \left | P-P_{ray} \right |}

Отразить(Грань, Точка, Пробег, Угол)

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.

1. Луч.Начало() 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 Точка
2. Луч.Идентификатор().Порядок переотражения() $\leftarrow$ Луч.Идентификатор().Порядок переотражения() + 1
3. Луч.Идентификатор().Грань() 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 Грань
4. Луч.Пробег() 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 Луч.Пробег + Пробег
5. 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 \begin{bmatrix} X_r & Y_r & Z_r \end{bmatrix} \leftarrow } Луч.Направление()
6. 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 \begin{bmatrix} X_f & Y_f & Z_f \end{bmatrix} \leftarrow } Грань.Плоскость().Нормаль()
7. Луч.Направление() Невозможно разобрать выражение (Ошибка преобразования. Сервер («https://wikimedia.org/api/rest_») сообщил: «Cannot get mml. Server problem.»): {\displaystyle \leftarrow {\begin{bmatrix}X_{r}&Y_{r}&Z_{r}&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&-{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0&X_{f}&0\\0&1&0&0\\-X_{f}&0&{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&-1&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0&-X_{f}&0\\0&1&0&0\\X_{f}&0&{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0&0\\0&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&-{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&{\frac {Y_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&{\frac {Z_{f}}{\sqrt {Y_{f}^{2}+Z_{f}^{2}}}}&0\\0&0&0&1\end{bmatrix}}}
8. 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 пробегу(Луч.Напряженность(), Луч.Среда().Погонное затухание())
9. 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(), Луч.Среда().Коэффициент преломления(), Грань.Коэффициент преломления(Луч.Идентификатор().Частота()), Угол)