Пропускание

Эффективность материала в передаче лучистой энергии

Пропускание атмосферы Земли на расстоянии 1 морской мили над уровнем моря (инфракрасная область ^[1] ). Из-за естественного излучения горячей атмосферы интенсивность излучения отличается от прошедшей 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 пропускание поверхности материала — это его эффективность в передаче лучистой энергии . Это доля падающей электромагнитной мощности , которая передается через образец, в отличие от коэффициента пропускания , который является отношением переданного к падающему электрическому полю . ^[2]

Внутреннее пропускание относится к потере энергии за счет поглощения , тогда как (полное) пропускание — это пропускание, обусловленное поглощением, рассеянием , отражением и т. д.

Математические определения

Полусферическое пропускание

Полусферическая пропускаемость поверхности, обозначаемая 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.

Спектральный полусферический коэффициент пропускания

Спектральный полусферический коэффициент пропускания по частоте и спектральный полусферический коэффициент пропускания по длине волны поверхности, обозначаемые 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 в частоте, передаваемый этой поверхностью;
• Φ _e,ν ⁱ — спектральный поток излучения в частоте, принимаемый этой поверхностью;
• Φ _e,λ ^t — спектральный поток излучения в длине волны, передаваемый этой поверхностью;
• Φ _e,λ ⁱ — спектральный поток излучения в длине волны, принимаемый этой поверхностью.

Направленная пропускаемость

Направленная пропускаемость поверхности, обозначаемая 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 яркость, получаемая 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 в частоте, передаваемая этой поверхностью;
• L _e,Ω,ν ⁱ — спектральная яркость, принимаемая этой поверхностью;
• L _e,Ω,λ ^t — спектральная яркость в длине волны , передаваемая этой поверхностью;
• L _e,Ω,λ ⁱ — спектральная яркость в длине волны, принимаемая этой поверхностью.

Коэффициент пропускания света

В области фотометрии (оптики) светопропускание фильтра является мерой количества светового потока или интенсивности, пропускаемой оптическим фильтром. Обычно оно определяется в терминах стандартного источника света (например, источника света A, источника света C или источника света E). Светопропускание относительно стандартного источника света определяется как:

${\displaystyle T_{lum}={\frac {\int _{0}^{\infty }I(\lambda )T(\lambda )V(\lambda )d\lambda }{\int _{0}^{\infty }I(\lambda )V(\lambda )d\lambda }}}$

где:

• ${\displaystyle I(\lambda )}$спектральный поток излучения или интенсивность стандартного источника света (величина не указана).
• ${\displaystyle T(\lambda )}$спектральный коэффициент пропускания фильтра
• ${\displaystyle V(\lambda )}$это функция световой эффективности

Коэффициент пропускания света не зависит от величины потока или интенсивности стандартного источника света, используемого для его измерения, и является безразмерной величиной.

Закон Бера-Ламберта

По определению, внутреннее пропускание связано с оптической глубиной и поглощением как

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

где

• τ — оптическая глубина;
• А — поглощение.

Закон Бера-Ламберта гласит, что для N ослабляющих 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 затухания ослабляющего вида i в образце материала;
• n _i – численная плотность ослабляющего вида i в образце материала;
• ε _i – молярный коэффициент затухания ослабляющего вещества i в образце материала;
• c _i – количественная концентрация ослабляющего вещества i в образце материала;
• ℓ — длина пути луча света через образец материала.

Поперечное сечение затухания и молярный коэффициент затухания связаны соотношением

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

и числовая плотность и концентрация количества по

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

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 затухания встречаются , например, в приложениях атмосферной науки и теории радиационной защиты .

Другие радиометрические коэффициенты

Смотрите также

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

Ссылки

1. "Руководство по инженерному обеспечению радиоэлектронной борьбы и радиолокационных систем". Архивировано из оригинала 13 сентября 2001 г.{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
2. IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «Transmittance». doi :10.1351/goldbook.T06484
3. "Теплоизоляция. Передача тепла излучением. Физические величины и определения". ISO 9288:1989 . Каталог ISO . 1989 . Получено 2015-03-15 .
4. IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 2nd ed. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) «Закон Бера–Ламберта». doi :10.1351/goldbook.B00626