Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Относительно «коэффициента затухания» применительно к теории электромагнитного поля и телекоммуникациям см. « Константа затухания» . Для «массового коэффициента затухания» см. Массовый коэффициент затухания .

Линейный коэффициент ослабления , коэффициент затухания , или коэффициент ослабления с узким лучом характеризует как легко объем материала может быть пробит пучком света , звук , частиц или другой энергии или материи . [1] Большой коэффициент затухания означает, что луч быстро «затухает» (ослабляется) при прохождении через среду, а небольшой коэффициент затухания означает, что среда относительно прозрачна для луча. Единица СИ коэффициента затухания является обратным метром -1). Коэффициент экстинкции - старый термин для этой величины [1], но до сих пор используется в метеорологии и климатологии . [2] Чаще всего величина измеряет значение расстояния электронного складывания вниз исходной интенсивности, когда энергия интенсивности проходит через единицу (например, один метр) толщины материала, так что коэффициент затухания составляет 1 м -1. означает, что после прохождения 1 метра излучение будет уменьшено в e раз , а для материала с коэффициентом 2 м -1 оно уменьшится вдвое на e или e 2. В других измерениях может использоваться коэффициент, отличный от е , например, приведенный ниже коэффициент затухания в десятичных долях . Коэффициент ослабления широкого луча учитывает излучение, рассеянное вперед, как переданное, а не как ослабленное, и больше подходит для защиты от излучения .

Обзор [ править ]

Коэффициент ослабления описывает степень уменьшения лучистого потока луча при его прохождении через определенный материал. Он используется в контексте:

Коэффициент ослабления называется «коэффициентом ослабления» в контексте

Небольшой коэффициент затухания указывает на то, что рассматриваемый материал относительно прозрачен , тогда как большее значение указывает на большую степень непрозрачности . Коэффициент ослабления зависит от типа материала и энергии излучения. Как правило, для электромагнитного излучения, чем выше энергия падающих фотонов и чем менее плотен рассматриваемый материал, тем ниже будет соответствующий коэффициент ослабления.

Математические определения [ править ]

Коэффициент затухания [ править ]

Коэффициент затухания объема, обозначенный μ , определяется как [5]

куда

  • Φ e - лучистый поток ;
  • z - длина пути луча.

Коэффициент спектрального полусферического затухания [ править ]

Коэффициент спектрального полусферического ослабления по частоте и спектральный полусферический коэффициент ослабления в длине волны объема, обозначенные соответственно μ ν и μ λ , определены как [5]

куда

  • Φ e, ν - спектральный поток излучения по частоте ;
  • Φ e, λ - спектральный поток излучения в длине волны .

Коэффициент направленного затухания [ править ]

Коэффициент направленного ослабления объема, обозначаемый μ Ω , определяется как [5]

где L e, Ω - яркость .

Коэффициент направленного спектрального ослабления [ править ]

Коэффициент направленного спектрального ослабления по частоте и коэффициент направленного спектрального ослабления в длине волны объема, обозначаемые μ Ω, ν и μ Ω, λ соответственно, определены как [5]

куда

  • L e, Ω, ν - спектральная яркость по частоте ;
  • L e, Ω, λ - спектральная яркость в длине волны .

Коэффициенты поглощения и рассеяния [ править ]

Когда узкий ( коллимированный ) луч проходит через объем, луч теряет интенсивность из-за двух процессов: поглощения и рассеяния .

Коэффициент поглощения объема, обозначенный μ a , и коэффициент рассеяния объема, обозначенный μ s , определяются так же, как и для коэффициента ослабления. [5]

Коэффициент ослабления объема складывается из коэффициента поглощения и коэффициента рассеяния: [5]

Просто глядя на сам узкий луч, эти два процесса невозможно различить. Однако, если детектор настроен на измерение луча, уходящего в разных направлениях, или, наоборот, с использованием неузкого луча, можно измерить, какая часть потерянного лучистого потока была рассеянной и какая была поглощена.

В этом контексте «коэффициент поглощения» меры , как быстро луч потеряет поток излучения из - за поглощения в одиночку , в то время как «коэффициент ослабления» измеряет общий потеря интенсивности узкого пучка, в то числе рассеяния , как хорошо. «Коэффициент ослабления узкого луча» всегда однозначно относится к последнему. Коэффициент затухания по крайней мере такой же, как коэффициент поглощения; они равны в идеализированном случае отсутствия рассеяния.

Массовые коэффициенты ослабления, поглощения и рассеяния [ править ]

Массовый коэффициент ослабления , массовый коэффициент поглощения и массовый коэффициент рассеяния определены как [5]

где ρ m - массовая плотность .

Наперовские и декадные коэффициенты затухания [ править ]

Десятичный коэффициент ослабления или десятичный коэффициент ослабления узкого луча , обозначаемый μ 10 , определяется как

Точно так же, как обычный коэффициент ослабления измеряет количество е- кратных сокращений, которые происходят на единице длины материала, этот коэффициент измеряет, сколько 10-кратных сокращений происходит: декадный коэффициент 1 м -1 означает, что 1 м материала снижает излучение. один раз в 10 раз.

μ иногда называют коэффициентом затухания Напьера или коэффициентом затухания узкого луча Непьера, а не просто «коэффициентом затухания». Термины «декада» и «Напье» происходят от основания, используемого для экспоненты в законе Бера – Ламберта для образца материала, в котором участвуют два коэффициента ослабления:

куда

  • T - коэффициент пропускания материала образца;
  • - длина пути луча света через образец материала.

В случае равномерного затухания эти соотношения принимают вид

Случаи неоднородного затухания встречаются, например, в приложениях, связанных с атмосферой и в теории защиты от излучения .

Коэффициент затухания (Напьера) и декадный коэффициент затухания образца материала связаны с числовой плотностью и количественными концентрациями его ослабляющих азот веществ как

куда

  • σ i - сечение ослабления ослабляющего компонента i в образце материала;
  • n i - концентрация ослабляющих частиц i в образце материала;
  • ε i - молярный коэффициент ослабления ослабляющего вещества i в образце материала;
  • c i - количественная концентрация ослабляющих веществ i в образце материала,

по определению поперечного сечения затухания и молярного коэффициента затухания.

Сечение затухания и молярный коэффициент затухания связаны соотношением

а числовую плотность и количественную концентрацию на

где N A - постоянная Авогадро .

Полураспада слой (ВЛ) представляет собой толщину слоя материала требуется , чтобы уменьшить поток излучения передаваемого излучения до половины ее падающей величины. Слой половинной величины составляет около 69% (ln 2) глубины проникновения . Инженеры используют эти уравнения, чтобы определить, какая толщина экранирования требуется для ослабления излучения до приемлемых или нормативных пределов.

Коэффициент затухания также обратно пропорционален длине свободного пробега . Более того, это очень тесно связано с сечением затухания .

Единицы радиометрии СИ [ править ]

  1. ^ Организации по стандартизации рекомендуютобозначатьрадиометрические величины суффиксом «e» (от «энергетический»), чтобы избежать путаницы с фотометрическими или фотонными величинами.
  2. ^ a b c d e Иногда можно увидеть альтернативные символы: W или E для лучистой энергии, P или F для лучистого потока, I для энергетической освещенности, W для лучистой светимости.
  3. ^ a b c d e f g Спектральные величины, заданные на единицу частоты , обозначаются суффиксом « ν » (греческий) - не путать с суффиксом «v» (от «визуальный»), обозначающим фотометрическую величину.
  4. ^ a b c d e f g Спектральные величины, заданные на единицу длины волны , обозначаются суффиксом « λ » (греческий).
  5. ^ a b Направленные величины обозначаются суффиксом « Ω » (греческий).

См. Также [ править ]

  • Поглощение (электромагнитное излучение)
  • Сечение поглощения
  • Спектр поглощения
  • Акустическое затухание
  • Затухание
  • Длина затухания
  • Закон Бера – Ламберта
  • Сканирование грузов
  • Комптоновский край
  • Комптоновское рассеяние
  • Расчет ослабления радиоволн в атмосфере
  • Поперечное сечение (физика)
  • Серая атмосфера
  • Рентгеновские лучи высоких энергий
  • Коэффициент ослабления массы
  • Длина свободного пробега
  • Постоянная распространения
  • Длина излучения
  • Теория рассеяния
  • Пропускание

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Коэффициент затухания ». DOI : 10,1351 / goldbook.A00516
  2. ^ "2-е издание Глоссария метеорологии" . Американское метеорологическое общество . Проверено 3 ноября 2015 .
  3. ^ ISO 20998-1: 2006 «Измерение и определение характеристик частиц акустическими методами»
  4. ^ Духин, А.С. и Гетц, П.Дж. "Ультразвук для характеристики коллоидов", Elsevier, 2002
  5. ^ a b c d e f g «Теплоизоляция. Передача тепла излучением. Физические величины и определения» . ISO 9288: 1989 . Каталог ISO . 1989 . Проверено 15 марта 2015 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Коэффициенты поглощения α строительных материалов и отделки
  • Коэффициенты звукопоглощения для некоторых распространенных материалов
  • Таблицы массовых коэффициентов ослабления рентгеновского излучения и массовых коэффициентов поглощения энергии от 1 кэВ до 20 МэВ для элементов с Z = от 1 до 92 и 48 дополнительных веществ, представляющих дозиметрический интерес
  • ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « Коэффициент поглощения ». DOI : 10,1351 / goldbook.A00037