角分辨光散射研究揭示自仿射分形表面粗糙度

本文主要探讨了角分辨的光散射轮廓及其在自仿射分形表面粗糙度评估中的应用。作者构建了一个反射式随机表面的光散射特性实验测量系统，该系统特别关注入射角对光散射特性的影响。实验范围设定在45°至85°之间，通过多幅平均和叠加连接的方法，研究人员获得了不同入射角下的光散射轮廓数据。 研究发现，随着表面入射角的增加，光散射轮廓的半峰全宽呈现逐渐减小的趋势。这一现象表明，随着光线入射角度增大，表面细节对光散射的影响减弱，散射强度分布更加集中。值得注意的是，当入射角达到某个特定值时，光散射轮廓会出现明显的中央亮斑，这是表面结构特征的一个显著标志。 为了理论分析这些观察结果，作者引用了数学上的对称下降函数模型，通过这个模型推导出了光散射轮廓的半峰全宽随散射光波矢变化的关系。这个关系不仅有助于解释实验数据，还为粗糙度参数的定量分析提供了依据。通过解析实验得到的角分辨光散射轮廓，研究人员成功地提取了自仿射分形随机表面的粗糙指数。 粗糙指数是表征表面粗糙程度的重要参数，它反映了表面微观结构的复杂性。与原子力显微镜(AFM)等高精度测量技术得到的数据相比较，本文的实验结果与AFM测量结果显示出了良好的一致性。这验证了所提出的光散射方法在粗糙度评估方面的有效性。 总结来说，这篇论文通过实验证明了入射角对光散射轮廓的影响，并将其应用于自仿射分形表面粗糙度的精确测量。这种方法为非接触式、快速测量材料表面粗糙度提供了一种新的途径，对于表面科学、纳米技术等领域具有重要的实际应用价值。