Непрозрачность (оптика)

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален.
Найти источники: Оптика "Opacity" - новости · газеты · книги · ученый · JSTOR ( февраль 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Сравнение 1. непрозрачности, 2. полупрозрачности и 3. прозрачности; за каждой панелью - звезда.

Непрозрачность - это мера непроницаемости для электромагнитного или других видов излучения , особенно видимого света . В переносе излучения он описывает поглощение и рассеяние излучения в среде , такой как плазма , диэлектрик , экранирующий материал , стекло и т. Д. Непрозрачный объект не является ни прозрачным (пропускающим весь свет), ни полупрозрачным.(позволяя свету проходить). Когда свет попадает на поверхность раздела между двумя веществами, обычно некоторые из них могут отражаться, некоторые поглощаться, некоторые рассеиваться, а остальные пропускаться (также см. Преломление ). Отражение может быть рассеянным , например, свет отражается от белой стены, или зеркальным , например, свет отражается от зеркала. Непрозрачное вещество не пропускает свет и поэтому отражает, рассеивает или поглощает его. Оба зеркала заднего вида и технический углерод непрозрачны. Непрозрачность зависит от частоты рассматриваемого света. Например, некоторые виды стекла , будучи прозрачными в видимом диапазоне, в значительной степени непрозрачны для ультрафиолетового света. Более крайняя частотная зависимость видна в линиях поглощения холодных газов . Непрозрачность можно количественно оценить разными способами; например, см. статью с математическим описанием непрозрачности .

Различные процессы могут привести к непрозрачности, включая поглощение , отражение и рассеяние .

Этимология [ править ]

поздний среднеанглийский opake, от латинского opacus «затемненный». На нынешнее написание (редко встречающееся до 19 века) повлияла французская форма.

Рентгеноконтрастность [ править ]

Рентгеноконтрастность предпочтительно используется для описания непрозрачности рентгеновских лучей . В современной медицине радиоактивные вещества - это вещества, которые не пропускают рентгеновские лучи или подобное излучение. Революция в радиографической визуализации произошла благодаря использованию рентгеноконтрастных средств , которые могут проходить через кровоток, желудочно-кишечный тракт или в спинномозговую жидкость и использоваться для выделения изображений компьютерной томографии или рентгеновских снимков. Рентгеноконтрастность является одним из ключевых факторов при разработке различных устройств, таких как проволочные направители или стенты , которые используются во время радиологических исследований.вмешательство. Рентгеноконтрастность данного эндоваскулярного устройства важна, так как позволяет отслеживать устройство во время интервенционной процедуры.

Количественное определение [ править ]

Слова «непрозрачность» и «непрозрачность» часто используются как разговорные термины для объектов или носителей с описанными выше свойствами. Тем не менее, здесь также приводится конкретное количественное определение «непрозрачности», используемое в астрономии, физике плазмы и других областях.

В этом случае «непрозрачность» - это еще один термин для массового коэффициента ослабления (или, в зависимости от контекста, массового коэффициента поглощения , разница описана здесь ) на конкретной частоте электромагнитного излучения. ${\ displaystyle \ kappa _ {\ nu}}$ ${\ displaystyle \ nu}$

Более конкретно, если луч света с частотой проходит через среду с непрозрачностью и массовой плотностью , обе постоянные, то интенсивность будет уменьшаться с расстоянием x в соответствии с формулой ${\ displaystyle \ nu}$ ${\ displaystyle \ kappa _ {\ nu}}$ ${\ displaystyle \ rho}$

{\ displaystyle I (x) = I_ {0} e ^ {- \ kappa _ {\ nu} \ rho x}}

куда

x - расстояние, которое свет прошел через среду
${\ Displaystyle I (х)}$ интенсивность света, остающегося на расстоянии x
${\ displaystyle I_ {0}}$ - начальная интенсивность света, при ${\ displaystyle x = 0}$

Для данной среды на данной частоте непрозрачность имеет числовое значение, которое может находиться в диапазоне от 0 до бесконечности с единицей измерения длины ² / масса.

Непрозрачность при работе с загрязнением воздуха относится к проценту блокированного света, а не к коэффициенту ослабления (он же коэффициент ослабления) и варьируется от 0% блокированного света до 100% блокированного света:

${\ displaystyle Opacity = 100 \% \ left (1 - {\ frac {I (x)} {I_ {0}}} \ right)}$

Помутнения Планка и Росселанда [ править ]

Принято определять среднюю непрозрачность, рассчитанную по определенной схеме взвешивания. Планка непрозрачности (также известный как Планка Среднее-коэффициента поглощения ^[1] ) использует нормализованной Планка излучения черного тела распределение плотности энергии , в качестве весовой функции, и в среднем непосредственно: ${\ Displaystyle B _ {\ nu} (Т)}$ ${\ displaystyle \ kappa _ {\ nu}}$

\kappa _{Pl}={\int _{0}^{\infty }\kappa _{\nu }B_{\nu }(T)d\nu \over \int _{0}^{\infty }B_{\nu }(T)d\nu }={\Big (}{\pi \over \sigma T^{4}}{\Big )}\int _{0}^{\infty }\kappa _{\nu }B_{\nu }(T)d\nu

,

где - постоянная Стефана-Больцмана . $\sigma$

Росселанда непрозрачность (после Росселанда ), с другой стороны, использует производную температуру от распределения Планка , в качестве весовой функции, и средних , $u(\nu ,T)=\partial B_{\nu }(T)/\partial T$ $\kappa _{\nu }^{-1}$

{\frac {1}{\kappa }}={\frac {\int _{0}^{\infty }\kappa _{\nu }^{-1}u(\nu ,T)d\nu }{\int _{0}^{\infty }u(\nu ,T)d\nu }}

.

Длина свободного пробега фотона составляет . Непрозрачность Росселанда получена в диффузионном приближении уравнения переноса излучения. Это справедливо, когда поле излучения изотропно на расстояниях, сравнимых или меньших, чем длина свободного пробега излучения, например, при локальном тепловом равновесии. На практике средняя непрозрачность для томсоновского рассеяния электронов составляет: $\lambda _{\nu }=(\kappa _{\nu }\rho )^{-1}$

\kappa _{\rm {es}}=0.20(1+X){\rm {\,cm}}^{2}{\rm {\,g}}^{-1}

где - массовая доля водорода. Для нерелятивистского теплового тормозного излучения или свободно-свободных переходов, предполагая солнечную металличность , это: $X$

\kappa _{\rm {ff}}(\rho ,T)=0.64\times 10^{23}(\rho [{\rm {g}}~{\rm {\,cm}}^{-3}])(T[{\rm {K}}])^{-7/2}{\rm {\,cm}}^{2}{\rm {\,g}}^{-1}

. ^[2]

Средний коэффициент затухания Росселанда составляет:

{\frac {1}{\kappa }}={\frac {\int _{0}^{\infty }(\kappa _{\nu ,{\rm {es}}}+\kappa _{\nu ,{\rm {ff}}})^{-1}u(\nu ,T)d\nu }{\int _{0}^{\infty }u(\nu ,T)d\nu }}

. ^[3]

См. Также [ править ]

Посмотрите прозрачность (оптику) в Викисловаре, бесплатном словаре.

Поглощение (электромагнитное излучение)
Математические описания непрозрачности
Молярная поглощающая способность
Отражение (физика)
Теория рассеяния
Прозрачность и полупрозрачность
Механизм каппа

Ссылки [ править ]

^ Скромный, радиационная теплопередача, ISBN 978-0-12386944-9
^ Стюарт Л. Шапиро и Саул А. Теукольски , «Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды» 1983, ISBN 0-471-87317-9 .
^ Джордж Б. Рыбицки и Алан П. Лайтман , " Радиационные процессы в астрофизике ", 1979 ISBN 0-471-04815-1 .

[1] Скромный, радиационная теплопередача, ISBN 978-0-12386944-9

[2] Стюарт Л. Шапиро и Саул А. Теукольски , «Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды» 1983, ISBN 0-471-87317-9 .

[3] Джордж Б. Рыбицки и Алан П. Лайтман , " Радиационные процессы в астрофизике ", 1979 ISBN 0-471-04815-1 .