Коефіцієнт пропускання

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Фізична величина
Назва Коефіцієнт пропускання
Вид величини скалярна
Позначення величини
Позначення для розмірності безрозмірнісна
Системи величин і одиниць Одиниця Розмірність
СІ
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 , котрий пройшов через середовище, до потоку випромінювання , що впав на його поверхню[1]:

В загальному випадку значення коефіцієнта пропускання [2] 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[3][4][5][6].

Коефіцієнт пропускання пов'язаний з оптичною густиною співвідношенням:

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

Похідні, пов'язані і споріднені поняття[ред. | ред. код]

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

Коефіцієнт спрямованого пропускання [ред. | ред. код]

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

Коефіцієнт дифузного пропускання [ред. | ред. код]

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:

Спектральний коефіцієнт пропускання [ред. | ред. код]

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

де і  — потоки монохроматичного випромінювання, що падає на середовище, і що пройшов через нього відповідно.

Коефіцієнт внутрішнього пропускання [ред. | ред. код]

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:

де  — потік випромінювання, який перебуває в середовищі, а  — потік випромінювання, який дійшов до вихідної поверхні.

З урахуванням відбиття випромінювання на вхідний поверхні співвідношення між потоком випромінювання , який перебуває в середовищі, і потоком випромінювання , що падає на вхідну поверхню, має вигляд:

де  — коефіцієнт відбиття від вхідної поверхні.

На вихідний поверхні також відбувається відбивання, тому потік випромінювання , що падає на цю поверхню, і потік , що виходить з середовища, пов'язані співвідношенням:

де  — коефіцієнт відбиття від вихідної поверхні. Відповідно, виконується:

Як наслідок, для зв'язку і виходить:

Коефіцієнт внутрішнього пропускання зазвичай використовується не під час опису властивостей тіл, як таких, а як характеристика матеріалів, переважно оптичних[7].

Спектральний коефіцієнт внутрішнього пропускання [ред. | ред. код]

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

Інтегральний коефіцієнт внутрішнього пропускання [ред. | ред. код]

Інтегральний коефіцієнт внутрішнього пропускання для білого світла стандартного джерела A (з корелятивною колірною температурою випромінювання T = 2856 K) розраховується за формулою[7][8]:

або отриманої з неї:

де  — спектральна густина потоку випромінювання, який увійшов у середовище,  — спектральна густина потоку випромінювання, який дійшов до вихідної поверхні, а  — відносна спектральна світлова ефективність монохроматичного випромінювання для денного зору[9].

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[7].

Спектр пропускання[ред. | ред. код]

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[10].

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Пропускания коэффициент // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 149. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
  2. Обозначения соответствуют рекомендованным в ГОСТ 26148-84. Допускается также использование греческой
  3. МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. ЛАЗЕРЫ И УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ. Термины и определения.
  4. Справочник по лазерам. Пер. с англ. под ред. А. М. Прохорова, т. 1-2, М.: 1978.
  5. Звелто О. Физика лазеров. Пер. с англ., 2 изд., М.: 1984.
  6. Карлов Н. В. Лекции по квантовой электронике. М.: 1983. М. Н. Андреева.
  7. а б в Бесцветное оптическое стекло СССР. Каталог. Под ред. Петровского Г. Т. — М : Дом оптики, 1990. — 131 с. — 3000 экз.
  8. Зверев В. А., Кривопустова Е. В., Точилина Т. В. Оптические материалы. Часть 1. — Санкт-Петербург : ИТМО, 2009. — С. 95. — 244 с.
  9. ГОСТ 8.332-78. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения. — М : Издательство стандартов, 1979. — 6 с. — 2000 экз.
  10. Цветное оптическое стекло и особые стекла. Каталог. Под ред. Петровского Г. Т.. — М : Дом оптики, 1990. — 229 с. — 1500 экз.

Література[ред. | ред. код]