matlab实现的光线跟踪算法，光的折射的建模、衰减

资 源 简 介

matlab实现的光线跟踪算法，光的折射的建模、衰减

详 情 说 明

光线跟踪算法是计算机图形学和光学仿真中的核心技术，通过模拟光线在介质中的传播路径来生成真实感图像或分析光学系统性能。在Matlab中实现时，需要重点关注三个物理现象的建模：折射、衰减和像差。

折射建模 光线的折射行为遵循斯涅尔定律，即入射角与折射角的正弦值之比等于两种介质折射率的反比。在Matlab中可通过向量运算实现：根据入射光线方向向量和介质界面法向量计算折射方向。当光线从高折射率介质进入低折射率介质时，还需处理全反射临界角判断。

衰减模型 光强衰减通常考虑两种机制： 距离衰减：根据平方反比定律，光强与传播距离的平方成反比 介质吸收：使用比尔-朗伯定律建模，通过指数衰减函数描述特定波长的光在介质中的能量损失

像差处理 对于光学精度要求高的场景，需模拟五种初级像差： 球差：边缘光线与近轴光线聚焦点不同 彗差：离轴点光源成像产生彗星状拖尾 像散：子午焦线与弧矢焦线分离 场曲：成像面呈弯曲状 畸变：图像几何变形

实现时建议采用模块化设计：将光线追迹、介质交互、能量计算等环节解耦。对于复杂光学系统，可通过递归算法处理多次反射/折射路径。Matlab的矩阵运算优势可高效处理光线批量计算，而可视化工具包则便于实时观察光线路径和能量分布。