光线追迹教程（第 B 部分）：编辑光源

在 第 A 部分 中，你加载了 薄膜反射 光线追迹演示，并查看了光线如何从由 AFM 图像生成的粗糙表面反射。在本部分中，你将学习如何 编辑光源：更改它们的位置、朝向与发射 模式，然后重新运行仿真以观察反射光线如何响应。

步骤 1：打开光源编辑器

从你在第 A 部分创建的仿真开始。旋转并缩放视图，以便 你能清楚地看到其中一个绿色的光源标记。然后在 光源上右键单击，并从上下文菜单中选择 编辑对象，如 ?? 所示。 这将打开光源编辑器窗口。

步骤 2：设置位置与尺寸（对象选项卡）

光源编辑器会在 对象 选项卡上打开 （??）。 该选项卡在 Optical Workbench 的许多对象类型中通用。它控制：

• 偏移（x、y、z）：对象在 3D 空间中的位置。
• xyz 尺寸（dx、dy、dz）：对象沿各轴的物理尺寸。
• 旋转：绕 x、y、z 轴的旋转。
• 对象数量：在 x、y、z 方向创建的对象副本数量。

对于我们的光源，重要的数值是 dx 和 dy， 它们指定发射区域在 x–y 平面内的宽度与高度。当旋转 设为零时，这对应于一个与网格对齐的平面矩形面片。 该面片随后作为起始区域，用于发射单独的光束。

现在先保持位置与尺寸不变。在教程的后续部分，你可以 试着将光源做大或做小，或使用 对象数量 字段创建多个光源。

步骤 3：控制发射角（配置选项卡）

接着，点击编辑器的 配置 选项卡。它会显示一些设置， 用于决定光源如何发光，如 ?? 所示。

关键字段包括：

• Illuminate from：在本示例中设置为 xyz，表示 光源位于 3D 空间中，并可通过 对象 选项卡上的 偏移 条目自由移动。
• Rotate Theta（θ）：极角，用于设置光束的主指向 方向，以正 z 轴为参考测量。
• Rotate Phi（φ）：绕 z 轴的方位角，在 x–y 平面内测量。
• −Δθ、+Δθ 以及 −Δφ、+Δφ：围绕中心 （θ、φ）方向的角度范围，光源会在该范围内扫描。在此演示中 θ 为一步而 φ 为十步，因此光束在方位方向上扫出一个扇形。
• Number of beams x / y：在 发射面片的 x 与 y 方向上发射多少条独立光线。例如， Number of beams x = 30 表示沿 x 轴有 30 个不同的发射位置。

在所示配置中，θ 设为 0°，因此主发射方向为水平， 而 φ = 30° 表示光束扇形在 x–y 平面内发生旋转。φ 的扫描步进 会使光线在探测器上横向扫动。

步骤 4：在 3D 视图中理解 θ 与 φ

你可能会问：我如何知道 θ 与 φ 指向哪里？为此， Optical Workbench 会在仿真窗口的一个角落显示小的方向标记， 如 ?? 所示。 它们显示 x、y、z 轴以及 θ 与 φ 的定义。

如果这些标记不易立即看到，稍微旋转或缩放视图；它们始终 位于 3D 场景的某个角落附近。

步骤 5：让光束指向下方

作为练习，你现在将重新定向光源，使其 向下 照射到粗糙薄膜上，而不是侧向入射。

1. 在 配置 选项卡中，调整 Rotate Theta 与 Rotate Phi，使主光束方向指向薄膜。
2. 暂时保持范围（−Δθ、+Δθ、−Δφ、+Δφ）以及光束数量不变。
3. 点击光源编辑器工具栏中的 Rebuild 以应用更改。
4. 关闭编辑器并点击 运行仿真（或按 F9） 重新运行光线追迹。

你应当看到光线现在从上方入射并打到表面上，而不是从侧面扫入。 将新的光线分布与原始配置对比，是建立对 θ 与 φ 角度直觉的好方法 。

步骤 6：在 3D 中移动光源

当你得到一个向下指向的光源后，你也可以横向移动它，以照亮粗糙薄膜的不同 区域。在主 3D 视图中选中光源，并用左键拖拽到表面中央附近的新位置。示例见 ??。

移动光源后，再次运行仿真并观察探测器上的光线分布 如何变化。你也可以像第 A 部分所述那样，在 输出 选项卡中查看更新后的探测器效率曲线。