常見植物葉片的反射光學特性研究

楊曉東　田園　朱春燕

摘? ?要：為了研究在實際環境下待測目標的反射光學信息，了解目標和障礙物的反射特性，從基礎實驗入手，分別對葉片的正反兩面進行不同強度的光照射，獲取反射光的照度信息。實驗表明，主動光源的入射距離是影響反射光照度的主要影響因素，而葉片的正反兩面也對反射光有一定的影響。

關鍵詞：反射特性;光照度;雙面照射

隨著現代高技術戰爭的發展，可以說目標被發現就意味著將要被摧毀，也就是說，各類目標如果不進行嚴密的偽裝就難以生存[1]。很多作戰場地都在茂密的樹林，有很好的隱蔽效果。為了更好地探測和識別目標，對樹木的光學屬性進行分析可作為樹木探測的前期研究，從而提取有效的目標信息，為最終的目標探測提供理論依據。

各種分子在不同光強下的性質各不相同，任何分子都有它特有的光譜特性，進而使各物質材料具備獨一無二的吸收、反射和輻射光譜特點[2]。本課題主要研究在不同光強下幾種植物葉片的反射光譜信息。首先，參照相關資料對植物的反射光譜進行理論研究，得出不同光強下的光譜信息，其次，搭建實驗平臺，研究常見植物葉片和不同階段葉片的反射光譜特性。

1? ? 實驗原理及器材

本實驗測量的是光照度譜，根據隨距離變化光源的光照度不同，從而使葉片的反射光光照度不同的原理來設計實驗[3-5]。實驗的基本原理為表面反射原理，光源直接照射待測葉片表面，產生反射光束，對其進行接收，分析強度的吸收等特性[6]。實驗儀器有白光光源、接收屏、照度計等。

在測量植物葉片的反射光照度和透射光照度時應該調整好光源，保證在電量能使光源穩定的情況下測量所需要的數據[7-9]。對不同葉片的不同時期進行多次測量，結合理論觀察所得數據，選出最穩定的3種數據，求出平均值，提高實驗精度。

挑選出同一時期不同植物的葉片，為了減小誤差、保證實驗的準確性，統一選擇表面光滑的葉片作為實驗材料。接著選擇好實驗儀器進行實驗平臺搭建，將白光光源擋住，只留下一個小孔用于實驗。先將白光光源打到強光檔位，然后改變葉片和光源的距離，用照度計進行測量并記錄正反面植物葉片的入射光照度和反射光照度，再將白光光源打到弱光檔位繼續改變葉片和光源的距離，最后用照度計進行測量并記錄正反面植物葉片的入射光照度和反射光照度。多次重復實驗，盡最大可能減少實驗誤差。

2? ? 實驗過程與數據處理

首先在白光光源強光檔位下對綠蘿的嫩葉和成熟葉片進行測量，在起始光源光照度為2 610 Lux時，分別測量了入射光照度隨距離的變化情況和葉片正面和反面反射光照度隨入射光照度的變化情況。實驗情況如表1～2所示。

通過在強光檔位下對綠蘿不同時期葉片進行實驗測量，記錄相關數據，多組實驗數據求平均值，然后用計算機對實驗數據進行處理，可以分別得到各個時期在強光下反射光照度隨距離變化的對比分析圖[10]。通過圖像可以觀察到各個階段的變化趨勢，得出在強光檔位下綠蘿不同時期的光譜特性，為后面幾種樹葉葉片的研究作鋪墊。

將白光光源打到弱光檔位下，對綠蘿的幼葉和成熟葉片再次進行測量，在起始光源光照度為816 Lux時分別測量葉片正面和反面反射光照度隨入射光照度的變化情況，并記錄實驗數據。為了避免誤差，盡可能得到準確數據，需要多次重復以上實驗求其平均值。得到的測量數據如表3～4所示。

通過調整檔位的實驗測量，同樣可以得到葉片正反兩面光照度的對比圖，如圖1～2所示。

3? ? 結語

通過對綠蘿植物葉片的不同階段在不同光強下進行實驗發現，幼葉在同一光強下的反射光照度值是非常接近的。在光強一定的情況下，隨著距離增大，反射光照度是減小的。強光下的反射光照度比弱光下的反射光照度大，且下降趨勢也比弱光偏快。但無論是在強光還是弱光下，其反射光照度值都比較相近，下降趨勢整體相同。

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