Пропускание

Коэффициент пропускания атмосферы Земли на трассе на уровне моря в 1 морскую милю (инфракрасная область ^[1] ). Из-за естественного излучения горячей атмосферы интенсивность излучения отличается от проходящей части.

Пропускание рубина в оптическом и ближнем ИК спектрах. Обратите внимание на две широкие синие и зеленые полосы поглощения и одну узкую полосу поглощения на длине волны 694 нм, которая является длиной волны рубинового лазера .

Пропускание поверхности материала - это его эффективность в передаче лучистой энергии . Это доля падающей электромагнитной мощности, которая передается через образец, в отличие от коэффициента передачи , который представляет собой отношение переданного электрического поля к падающему . ^[2]

Внутреннее пропускание относится к потерям энергии из-за поглощения , тогда как (полное) пропускание - из-за поглощения, рассеяния , отражения и т. Д.

Математические определения [ править ]

Полусферический коэффициент пропускания [ править ]

Полусферический коэффициент пропускания поверхности, обозначаемый T , определяется как ^[3]

${\ displaystyle T = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}} ^ {\ mathrm {t}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}} ^ {\ mathrm {i}}}}, }$

где

• Φ _e ^t - лучистый поток, передаваемый этой поверхностью;
• Φ _e ⁱ - лучистый поток, получаемый этой поверхностью.

Спектральное полусферическое пропускание [ править ]

Спектральный полусферический коэффициент пропускания по частоте и спектральный полусферический коэффициент пропускания по длине волны поверхности, обозначаемый T _ν и T _λ соответственно, определяются как ^[3]

${\ displaystyle T _ {\ nu} = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} ^ {\ mathrm {t}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ nu} ^ {\ mathrm {i}}}},}$

${\ displaystyle T _ {\ lambda} = {\ frac {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} ^ {\ mathrm {t}}} {\ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} ^ {\ mathrm {i}}}},}$

где

• Φ _{e, ν} ^t - спектральный поток излучения на частоте, передаваемый этой поверхностью;
• Φ _{e, ν} ⁱ - спектральный поток излучения на частоте, принимаемый этой поверхностью;
• Φ _{e, λ} ^t - спектральный поток излучения на длине волны, передаваемый этой поверхностью;
• Φ _{e, λ} ⁱ - спектральный поток излучения на длине волны, принимаемый этой поверхностью.

Направленное пропускание [ править ]

Направленное пропускание поверхности, обозначенное T _Ω , определяется как ^[3]

${\ displaystyle T _ {\ Omega} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega} ^ {\ mathrm {t}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega} ^ {\ mathrm { i}}}},}$

где

• L _{e, Ω} ^t - яркость, передаваемая этой поверхностью;
• L _{e, Ω} ⁱ - это сияние, получаемое этой поверхностью.

Спектрально-направленное пропускание [ править ]

Спектрально-направленное пропускание по частоте и спектральное направленное пропускание по длине волны поверхности, обозначенное T _{ν, Ω} и T _{λ, Ω} соответственно, определяется как ^[3]

${\ displaystyle T _ {\ nu, \ Omega} = {\ frac {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega, \ nu} ^ {\ mathrm {t}}} {L _ {\ mathrm {e}, \ Omega , \ nu} ^ {\ mathrm {i}}}},}$

${\displaystyle T_{\lambda ,\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {t} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},}$

где

• L _{e, Ω, ν} ^t - спектральная яркость на частоте, передаваемая этой поверхностью;
• L _{e, Ω, ν} ⁱ - спектральная яркость, воспринимаемая этой поверхностью;
• L _{e, Ω, λ} ^t - спектральная яркость на длине волны, передаваемая этой поверхностью;
• L _{e, Ω, λ} ⁱ - спектральная яркость на длине волны, принимаемая этой поверхностью.

Закон Бера – Ламберта [ править ]

По определению, внутреннее пропускание связано с оптической толщиной и оптической плотностью как

${\displaystyle T=e^{-\tau }=10^{-A},}$

где

• τ - оптическая толщина;
• A - абсорбция.

Закон Бера-Ламберта гласит, что для ослабляющих N частиц в образце материала

${\displaystyle T=e^{-\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}\int _{0}^{\ell }n_{i}(z)\mathrm {d} z}=10^{-\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}\int _{0}^{\ell }c_{i}(z)\mathrm {d} z},}$

или что то же самое

${\displaystyle \tau =\sum _{i=1}^{N}\tau _{i}=\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}\int _{0}^{\ell }n_{i}(z)\,\mathrm {d} z,}$

${\displaystyle A=\sum _{i=1}^{N}A_{i}=\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}\int _{0}^{\ell }c_{i}(z)\,\mathrm {d} z,}$

где

• 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;
• ℓ - длина пути луча света через образец материала.

Сечение затухания и молярный коэффициент затухания связаны соотношением

${\displaystyle \varepsilon _{i}={\frac {\mathrm {N_{A}} }{\ln {10}}}\,\sigma _{i},}$

а числовую плотность и количественную концентрацию на

${\displaystyle c_{i}={\frac {n_{i}}{\mathrm {N_{A}} }},}$

где N _A - постоянная Авогадро .

В случае равномерного затухания эти соотношения принимают вид ^[4]

${\displaystyle T=e^{-\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}n_{i}\ell }=10^{-\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}c_{i}\ell },}$

или эквивалентно

${\displaystyle \tau =\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}n_{i}\ell ,}$

${\displaystyle A=\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}c_{i}\ell .}$

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

Единицы радиометрии СИ [ править ]

См. Также [ править ]

• Непрозрачность (оптика)

Ссылки [ править ]