常见植物叶片的反射光学特性研究

杨晓东　田园　朱春燕

摘   要：为了研究在实际环境下待测目标的反射光学信息，了解目标和障碍物的反射特性，从基础实验入手，分别对叶片的正反两面进行不同强度的光照射，获取反射光的照度信息。实验表明，主动光源的入射距离是影响反射光照度的主要影响因素，而叶片的正反两面也对反射光有一定的影响。

关键词：反射特性;光照度;双面照射

随着现代高技术战争的发展，可以说目标被发现就意味着将要被摧毁，也就是说，各类目标如果不进行严密的伪装就难以生存[1]。很多作战场地都在茂密的树林，有很好的隐蔽效果。为了更好地探测和识别目标，对树木的光学属性进行分析可作为树木探测的前期研究，從而提取有效的目标信息，为最终的目标探测提供理论依据。

各种分子在不同光强下的性质各不相同，任何分子都有它特有的光谱特性，进而使各物质材料具备独一无二的吸收、反射和辐射光谱特点[2]。本课题主要研究在不同光强下几种植物叶片的反射光谱信息。首先，参照相关资料对植物的反射光谱进行理论研究，得出不同光强下的光谱信息，其次，搭建实验平台，研究常见植物叶片和不同阶段叶片的反射光谱特性。

1    实验原理及器材

本实验测量的是光照度谱，根据随距离变化光源的光照度不同，从而使叶片的反射光光照度不同的原理来设计实验[3-5]。实验的基本原理为表面反射原理，光源直接照射待测叶片表面，产生反射光束，对其进行接收，分析强度的吸收等特性[6]。实验仪器有白光光源、接收屏、照度计等。

在测量植物叶片的反射光照度和透射光照度时应该调整好光源，保证在电量能使光源稳定的情况下测量所需要的数据[7-9]。对不同叶片的不同时期进行多次测量，结合理论观察所得数据，选出最稳定的3种数据，求出平均值，提高实验精度。

挑选出同一时期不同植物的叶片，为了减小误差、保证实验的准确性，统一选择表面光滑的叶片作为实验材料。接着选择好实验仪器进行实验平台搭建，将白光光源挡住，只留下一个小孔用于实验。先将白光光源打到强光档位，然后改变叶片和光源的距离，用照度计进行测量并记录正反面植物叶片的入射光照度和反射光照度，再将白光光源打到弱光档位继续改变叶片和光源的距离，最后用照度计进行测量并记录正反面植物叶片的入射光照度和反射光照度。多次重复实验，尽最大可能减少实验误差。

2    实验过程与数据处理

首先在白光光源强光档位下对绿萝的嫩叶和成熟叶片进行测量，在起始光源光照度为2 610 Lux时，分别测量了入射光照度随距离的变化情况和叶片正面和反面反射光照度随入射光照度的变化情况。实验情况如表1～2所示。

通过在强光档位下对绿萝不同时期叶片进行实验测量，记录相关数据，多组实验数据求平均值，然后用计算机对实验数据进行处理，可以分别得到各个时期在强光下反射光照度随距离变化的对比分析图[10]。通过图像可以观察到各个阶段的变化趋势，得出在强光档位下绿萝不同时期的光谱特性，为后面几种树叶叶片的研究作铺垫。

将白光光源打到弱光档位下，对绿萝的幼叶和成熟叶片再次进行测量，在起始光源光照度为816 Lux时分别测量叶片正面和反面反射光照度随入射光照度的变化情况，并记录实验数据。为了避免误差，尽可能得到准确数据，需要多次重复以上实验求其平均值。得到的测量数据如表3～4所示。

通过调整档位的实验测量，同样可以得到叶片正反两面光照度的对比图，如图1～2所示。

3    结语

通过对绿萝植物叶片的不同阶段在不同光强下进行实验发现，幼叶在同一光强下的反射光照度值是非常接近的。在光强一定的情况下，随着距离增大，反射光照度是减小的。强光下的反射光照度比弱光下的反射光照度大，且下降趋势也比弱光偏快。但无论是在强光还是弱光下，其反射光照度值都比较相近，下降趋势整体相同。

[参考文献]

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