Коефіцієнт пропускання

Фізична величина
Назва		Коефіцієнт пропускання
Вид величини		скалярна
Позначення величини		$T,\tau$
Позначення для розмірності		безрозмірнісна
Системи величин і одиниць	Одиниця		Розмірність
SI	{{{SI}}}		{{{SI-розмірність}}}

Приклад спектра пропускання рубінового монокристала товщиною 1 см у видимій і ближній інфрачервоної частинах спектра. На малюнку видно смуги поглинання в синій і зеленій частинах спектра і вузька лінія поглинання на довжині хвилі 694 нм — довжині хвилі випромінювання рубінового лазера.

Коефіцієнт пропускання — безрозмірнісна фізична величина, що дорівнює відношенню потоку випромінювання $\Phi$, котрий пройшов через середовище, до потоку випромінювання $\Phi _{0}$, що впав на його поверхню:

$T={\frac {\Phi }{\Phi _{0}}}.$

В загальному випадку значення коефіцієнта пропускання $T$ тіла залежить як від властивостей самого тіла, так і від кута падіння, спектрального складу і поляризації випромінювання.

Чисельно коефіцієнт пропускання виражають у частках або у відсотках.

Коефіцієнт пропускання неактивних середовищ завжди менший від 1. В активних середовищах коефіцієнт пропускання більший або дорівнює 1, під час проходження випромінювання через такі середовища відбувається його посилення. Активні середовища використовуються як робочі середовища лазерів.

Коефіцієнт пропускання пов'язаний з оптичною густиною $D$ співвідношенням:

$T=10^{-D}.$

Сума коефіцієнта пропускання і коефіцієнтів відбиття, поглинання і розсіювання дорівнює одиниці. Це твердження випливає з закону збереження енергії.

Похідні, пов'язані і споріднені поняття

Разом з поняттям «коефіцієнт пропускання» широко використовуються й інші створені на його основі поняття. Частина з них розглянуто нижче.

Коефіцієнт спрямованого пропускання $T_{r}$

Коефіцієнт спрямованого пропускання дорівнює відношенню потоку випромінювання, що пройшов крізь середовище, не зазнавши розсіювання, до потоку випромінювання, що падає.

Коефіцієнт дифузного пропускання $T_{d}$

Коефіцієнт дифузного пропускання дорівнює відношенню потоку випромінювання, що пройшов крізь середовище і розсіяний ним, до потоку випромінювання, що падає.

За відсутності поглинання і відбиттів виконується співвідношення:

$T=T_{r}+T_{d}.$

Спектральний коефіцієнт пропускання $T_{\lambda }$

Коефіцієнт пропускання монохроматичного випромінювання називають спектральним коефіцієнтом пропускання. Вираз для нього має вигляд:

$T_{\lambda }={\frac {\Phi _{\lambda }}{\Phi _{\lambda 0}}},$

де $\Phi _{\lambda 0}$ і $\Phi _{\lambda }$ — потоки монохроматичного випромінювання, що падає на середовище, і що пройшов через нього відповідно.

Коефіцієнт внутрішнього пропускання $T_{i}$

Коефіцієнт внутрішнього пропускання відображає тільки ті зміни інтенсивності випромінювання, які відбуваються всередині середовища, тобто втрати через відбиття на вхідний і вихідний поверхнях середовища він не враховує.

Таким чином, за визначенням:

$T_{i}={\frac {\Phi _{out}}{\Phi _{in}}},$

де $\Phi _{in}$ — потік випромінювання, який перебуває в середовищі, а $\Phi _{out}$ — потік випромінювання, який дійшов до вихідної поверхні.

З урахуванням відбиття випромінювання на вхідний поверхні співвідношення між потоком випромінювання $\Phi _{in}$, який перебуває в середовищі, і потоком випромінювання $\Phi _{0}$, що падає на вхідну поверхню, має вигляд:

$\Phi _{in}=(1-R_{in})\Phi _{0},$

де $R_{in}$ — коефіцієнт відбиття від вхідної поверхні.

На вихідний поверхні також відбувається відбивання, тому потік випромінювання $\Phi _{out}$, що падає на цю поверхню, і потік $\Phi$, що виходить з середовища, пов'язані співвідношенням:

$\Phi =(1-R_{out})\Phi _{out},$

де $R_{out}$ — коефіцієнт відбиття від вихідної поверхні. Відповідно, виконується:

$\Phi _{out}={\frac {\Phi }{(1-R_{out})}}.$

Як наслідок, для зв'язку $T_{i}$ і $T$ виходить:

$T_{i}={\frac {T}{(1-R_{in})(1-R_{out})}}.$

Коефіцієнт внутрішнього пропускання зазвичай використовується не під час опису властивостей тіл, як таких, а як характеристика матеріалів, переважно оптичних.

Спектральний коефіцієнт внутрішнього пропускання $T_{i,\lambda }$

Спектральний коефіцієнт внутрішнього пропускання — це коефіцієнт внутрішнього пропускання для монохроматичного світла.

Інтегральний коефіцієнт внутрішнього пропускання $T_{A}$

Інтегральний коефіцієнт внутрішнього пропускання $T_{A}$ для білого світла стандартного джерела A (з корелятивною колірною температурою випромінювання T = 2856 K) розраховується за формулою:

$T_{A}={\frac {\int \limits _{380}^{760}\Phi _{in,\lambda }(\lambda )V(\lambda )T_{i,\lambda }(\lambda )d\lambda }{\int \limits _{380}^{760}\Phi _{in,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda }},$

або отриманої з неї:

$T_{A}={\frac {\int \limits _{380}^{760}\Phi _{out,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda }{\int \limits _{380}^{760}\Phi _{in,\lambda }(\lambda )V(\lambda )d\lambda }},$

де $\Phi _{in,\lambda }(\lambda )$ — спектральна густина потоку випромінювання, який увійшов у середовище, $\Phi _{out,\lambda }(\lambda )$ — спектральна густина потоку випромінювання, який дійшов до вихідної поверхні, а $V(\lambda )$ — відносна спектральна світлова ефективність монохроматичного випромінення для денного зору.

Подібним чином визначаються інтегральні коефіцієнти пропускання і для інших джерел світла.

Інтегральний коефіцієнт внутрішнього пропускання характеризує здатність матеріалу пропускати світло, що сприймається людським оком, і тому є важливою характеристикою оптичних матеріалів.

Спектр пропускання

Спектр пропускання — це залежність коефіцієнта пропускання від довжини хвилі або частоти (хвильового числа, енергії кванта тощо) випромінювання. Стосовно світла такі спектри називають також спектрами світлопропускання.

Спектри пропускання є первинним експериментальним матеріалом, одержуваним під час досліджень, виконуваних методами абсорбційної спектроскопії. Такі спектри становлять і самостійний інтерес, наприклад, як одна з основних характеристик оптичних матеріалів.

Див. також

• Коефіцієнт розсіювання
• Коефіцієнт ослаблення

Література

• ГОСТ 26148—84. Фотометрия. Термины и определения.. — М. : Издательство стандартов, 1984. — 24 с.
• ГОСТ 7601-78. Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин. — М. : Издательство стандартов, 1999. — 16 с.
• Физический энциклопедический словарь. — М : Советская энциклопедия, 1984. — С. 590.
• Физическая энциклопедия. — М : Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 4. — С. 149. — ISBN 5-85270-087-8..