пропускание

Эффективность материала в передаче лучистой энергии

Пропускание атмосферы Земли на протяжении 1 морской мили на уровне моря (инфракрасная область ^[1] ). Из-за естественного излучения горячей атмосферы интенсивность излучения отличается от передаваемой части.

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

В оптической физике коэффициент пропускания поверхности материала — это его эффективность в передаче лучистой энергии . Это доля падающей электромагнитной мощности , которая передается через образец, в отличие от коэффициента прохождения , который представляет собой отношение передаваемого к падающему электрическому полю . ^[2]

Внутреннее пропускание относится к потерям энергии в результате поглощения , тогда как (полное) пропускание – это коэффициент пропускания, обусловленный поглощением, рассеянием , отражением и т. д.

Математические определения

Полусферический коэффициент пропускания

Полусферический коэффициент пропускания поверхности, обозначенный 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, воспринимаемый этой поверхностью.

Спектральное полусферическое пропускание

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 длиной волны , передаваемый этой поверхностью;
• Φ _e,λ ⁱ — спектральный поток излучения с длиной волны, принимаемый этой поверхностью.

Направленный коэффициент пропускания

Направленный коэффициент пропускания поверхности, обозначаемый 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 — излучение , передаваемое этой поверхностью;
• L _{e, Ω} ⁱ — излучение, получаемое этой поверхностью.

Спектральный направленный коэффициент пропускания

Спектральный направленный коэффициент пропускания по частоте и спектральный направленный коэффициент пропускания по длине волны поверхности, обозначаемые T _ν,Ω и T _λ,Ω соответственно, определяются 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

По определению внутреннее пропускание связано с оптической толщиной и поглощением как

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

где

• τ – оптическая толщина;
• А – поглощение.

Закон Бера -Ламберта гласит, что для веществ, ослабляющих N 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, что

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

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

где

• σ _i — сечение затухания ослабляющего вещества i в образце материала;
• n _i — плотность числа ослабляющих частиц i в образце материала;
• ε _i — молярный коэффициент ослабления ослабляющего вещества i в образце материала;
• c _i — количественная концентрация ослабляющего вещества 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 числовая плотность и количественная концентрация -

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

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 неравномерного ослабления встречаются, например, в приложениях науки об атмосфере и теории радиационной защиты .

Другие радиометрические коэффициенты

Смотрите также

• Непрозрачность (оптика)
• Фотометрия (оптика)
• Радиометрия

Рекомендации

1. «Справочник по проектированию радиоэлектронной борьбы и радиолокационных систем» . Архивировано из оригинала 13 сентября 2001 года.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
2. ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Пропускание». дои :10.1351/goldbook.T06484
3. «Теплоизоляция. Теплопередача излучением. Физические величины и определения». ИСО 9288:1989 . Каталог ИСО . 1989 год . Проверено 15 марта 2015 г.
4. ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) «Закон Бера – Ламберта». дои :10.1351/goldbook.B00626