Коэффициенты пропускания отражения и поглощения: Элементарный учебник физики Т3
Коэффициенты пропускания отражения и поглощения: Элементарный учебник физики Т3
Содержание
Элементарный учебник физики Т3
Элементарный учебник физики Т3
Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. Т.3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. — М.: Наука, 1985. — 656 c.
Один из лучших курсов элементарной физики, завоевавший огромную популярность. Достоинством курса является глубина изложения физической стороны рассматриваемых процессов и явлений в природе и технике. В новом издании структура курса осталась прежней, однако в изложении проведена система единиц СИ, модернизированы терминология и единицы физических величин, устранены отдельные неточности предыдущего издания (1975 г.)
Для слушателей и преподавателей подготовительных отделений и курсов вузов, старшеклассников общеобразовательных и профессиональных школ, а также лиц, занимающихся самообразованием и готовящихся к поступлению в вуз.
Оглавление
Предисловие к первому изданию Раздел первый. Колебания и волны Глава I. Основные понятия. Механические колебания § 1. Периодические движения. Период § 2. Колебательные системы § 3. Маятник; кинематика его колебаний § 4. Колебания камертона § 5. Гармоническое колебание. Частота § 6. Сдвиг фаз § 7. Динамика колебаний маятника § 8. Формула периода математического маятника § 9. Упругие колебания § 10. Крутильные колебания § 11. Влияние трения. Затухание § 12. Вынужденные колебания § 13. Резонанс § 14. Влияние трения на резонансные явления § 15. Примеры резонансных явлений § 16. Резонансные явления при действии негармонической периодической силы § 17. Форма периодических колебаний и ее связь с гармоническим составом этих колебаний Глава II. Звуковые колебания § 18. Звуковые колебания § 19. Предмет акустики § 20. Музыкальный тон. Громкость и высота тона § 21. Тембр § 22. Акустический резонанс § 23. Запись и воспроизведение звука § 24. Анализ и синтез звука § 25. Шумы Глава III. Электрические колебания § 26. Электрические колебания. Методы их наблюдения § 27. Колебательный контур § 28. Аналогия с механическими колебаниями. Формула Томсона § 29. Электрический резонанс § 30. Незатухающие колебания. Автоколебательные системы § 31. Ламповый генератор электрических колебаний Глава IV. Волновые явления § 32. Учение о колебаниях § 33. Волновые явления § 34. Скорость распространения волн § 35. Радиолокация, гидроакустическая локация и звукометрия § 36. Поперечные волны в шнуре § 37. Продольные волны в столбе воздуха § 38. Волны на поверхности жидкости § 39. Перенос энергии волнами § 40. Отражение волн § 41. Дифракция § 42. Направленное излучение Глава V. Интерференция волн § 43. Наложение волн § 44. Интерференция волн § 45. Условия образования максимумов и минимумов § 46. Интерференция звуковых волн § 47. Стоячие волны § 48. Колебания упругих тел как стоячие волны § 49. Свободные колебания струны § 50. Стоячие волны в пластинках и других протяженных телах § 51. Резонанс при наличии многих собственных частот § 52. Условия хорошего излучения звука § 53. Бинауральный эффект. Звукопеленгация Глава VI. Электромагнитные волны § 54. Электромагнитные волны § 55. Условия хорошего излучения электромагнитных волн § 56. Вибратор и антенны § 57. Опыты Герца по получению и исследованию электромагнитных волн. Опыты Лебедева § 58. Электромагнитная теория света. Шкала электромагнитных волн § 59 Опыты с электромагнитными волнами § 60. Изобретение радио Поповым § 61. Современная радиосвязь § 62. Другие применения радио § 63. Распространение радиоволн § 64. Заключительные замечания Раздел второй. Геометрическая оптика Глава VII. Общая характеристика световых явлений § 65. Разнообразные действия света § 66. Интерференция света. Цвета тонких пленок § 67. Краткие сведения из истории оптики Глава VIII. Фотометрия и светотехника § 68. Энергия излучения. Световой поток § 69. Точечные источники света § 70. Сила света и освещенность § 71. Законы освещенности § 72. Единицы световых величин § 73. Яркость источников § 74. Задачи светотехники § 75. Приспособления для концентрации светового потока § 76. Отражающие и рассеивающие тела § 77. Яркость освещенных поверхностей § 78. Световые измерения и измерительные приборы Глава IX. Основные законы геометрической оптики § 79. Прямолинейное распространение волн § 80. Прямолинейное распространение света и световые лучи § 81. Законы отражения и преломления света § 82. Обратимость световых лучей § 83. Показатель преломления § 84. Полное внутреннее отражение § 85. Преломление в плоскопараллельной пластинке § 86. Преломление в призме Глава X. Применение отражения и преломления света для получения изображений § 87. Источник света и его изображение § 88. Преломление в линзе § 89. Изображение в линзе точек, лежащих на главной оптической оси. Формула линзы. § 90. Применения формулы тонкой линзы. Действительные и мнимые изображения. § 91. Изображение точечного источника и протяженного объекта в плоском зеркале. Изображение точечного источника в сферическом зеркале § 92. Фокус и фокусное расстояние сферического зеркала § 93. Связь между положениями источника и его изображения на главной оси сферического зеркала § 94. Способы изготовления линз и зеркал § 95. Изображение протяженных объектов в сферическом зеркале и линзе § 96. Увеличение при изображении объектов в сферическом зеркале и линзе § 97. Построение изображений в сферическом зеркале и линзе § 98. Оптическая сила линз Глава XI. Оптические системы и их погрешности § 99. Оптическая система § 100. Главные плоскости и главные точки системы § 101. Построение изображений в системе § 102. Увеличение системы § 103. Недостатки оптических систем § 104. Сферическая аберрация § 105. Астигматизм § 106. Хроматическая аберрация § 107. Ограничение пучков в оптических системах § 108. Светосила линзы § 109. Яркость изображения Глава XII. Оптические приборы § 110. Проекционные оптические приборы § 111. Фотографический аппарат § 112. Глаз как оптическая система § 113. Оптические приборы, вооружающие глаз § 114. Лупа § 115. Микроскоп § 116. Разрешающая способность микроскопа § 117. Зрительные трубы § 118. Увеличение зрительной трубы § 119. Телескопы § 120. Яркость изображения для протяженных и точечных источников § 121. «Ночезрительная труба» Ломоносова § 122. Зрение двумя глазами и восприятие глубины пространства. Стереоскоп. Раздел третий. Физическая оптика Глава XIII. Интерференция света § 123. Геометрическая и физическая оптика § 124. Опытное осуществление интерференции света § 125. Объяснение цветов тонких пленок § 126. Кольца Ньютона § 127. Определение длины световой волны с помощью колец Ньютона Глава XIV. Дифракция света § 128. Пучки лучей и форма волновой поверхности § 129. Принцип Гюйгенса § 130. Законы отражения и преломления света на основе принципа Гюйгенса § 131. Принцип Гюйгенса в толковании Френеля § 132. Простейшие дифракционные явления § 133. Объяснение дифракции по методу Френеля § 134. Разрешающая сила оптических инструментов § 135. Дифракционные решетки § 136. Дифракционная решетка как спектральный прибор § 137. Изготовление дифракционных решеток § 138. Дифракция при косом падении света на решетку Глава XV. Физические принципы оптической голографии § 139. Фотография и голография § 140. Запись голограммы с помощью плоской опорной волны § 141. Получение оптических изображений по методу восстановления волнового фронта § 142. Голографирование по методу встречных световых пучков § 143. Использование голографии в оптической интерферометрии Глава XVI. Поляризация света и поперечность световых волн § 144. Прохождение света через турмалин § 145. Гипотезы, объясняющие наблюдаемые явления. Понятие о поляризованном свете § 146. Механическая модель явлений поляризации § 147. Поляроиды § 148. Поперечность световых волн и электромагнитная теория света Глава XVII. Шкала электромагнитных волн § 149. Способы исследования электромагнитных волн различной длины § 150. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение § 151. Открытие рентгеновских лучей § 152. Различные действия рентгеновских лучей § 153. Устройство рентгеновской трубки § 154. Происхождение и природа рентгеновских лучей § 155. Шкала электромагнитных волн Глава XVIII. Скорость света § 156. Первые попытки определения скорости света § 157. Определение скорости света Рёмером § 158. Определение скорости света по методу вращающегося зеркала Глава XIX. Дисперсия света и цвета тел § 159. Состояние вопроса о цвете тел до исследований Ньютона § 160. Основное открытие Ньютона в оптике § 161. Истолкование наблюдений Ньютона § 162. Дисперсия показателя преломления различных материалов § 163. Дополнительные цвета § 164. Спектральный состав света различных источников § 165. Свет и цвета тел § 166. Коэффициенты поглощения, отражения и пропускания § 167. Цветные тела, освещенные белым светом § 168. Цветные тела, освещенные цветным светом § 169. Маскировка и демаскировка § 170. Насыщенность цветов § 171. Цвет неба и зорь Глава XX. Спектры и спектральные закономерности § 172. Спектральные аппараты § 173. Типы спектров испускания § 174. Происхождение спектров различных типов § 175. Спектральные закономерности § 176. Спектральный анализ по спектрам испускания § 177. Спектры поглощения жидких и твердых тел § 178. Спектры поглощения атомов. Линии Фраунгофера § 179. Излучение накаленных тел. Абсолютно черное тело § 180. Зависимость излучения накаленных тел от температуры. Лампы накаливания § 181. Оптическая пирометрия XXI. Действия света § 182. Действия света на вещество. Фотоэлектрический эффект § 183. Законы фотоэлектрического эффекта § 184. Понятие о световых квантах § 185. Применение фотоэлектрических явлений § 186. Фотолюминесценция. Правило Стокса § 187. Физический смысл правила Стока § 188. Люминесцентный анализ § 189. Фотохимические действия света § 190. Роль длины волны в фотохимических процессах § 191. Фотография § 192. Фотохимическая теория зрения § 193. Длительность зрительного ощущения Раздел четвертый. Атомная и ядерная физика Глава XXII. Строение атома § 194. Представление об атомах § 195. Постоянная Авогадро. Размеры и массы атомов § 196. Элементарный электрический заряд § 197. Единицы заряда, массы и энергии в атомной физике § 198. Измерение массы заряженных частиц. Масс-спектрограф § 199. Масса электрона. Зависимость массы от скорости § 200. Закон Эйнштейна § 201. Массы атомов; изотопы § 202. Разделение изотопов. Тяжелая вода § 203. Ядерная модель атома § 204. Энергетические уровни атомов § 205. Вынужденное излучение света. Квантовые генераторы § 206. Атом водорода. Своеобразие законов движения электрона в атоме § 207. Многоэлектронные атомы. Происхождение оптических и рентгеновских спектров атомов § 208. Периодическая система элементов Менделеева § 209. Квантовые и волновые свойства фотонов § 210. Понятие о квантовой (волновой) механике Глава XXIII. Радиоактивность § 211. Открытие радиоактивности. Радиоактивные элементы § 212. L-, B-, Г- излучение. Камера Вильсона § 213. Способы регистрации заряженных частиц § 214. Природа радиоактивного излучения § 215. Радиоактивный распад и радиоактивные превращения § 216. Применения радиоактивности § 217. Ускорители Глава XXIV. Атомные ядра и ядерная энергия § 218. Понятие о ядерных реакциях § 219. Ядерные реакции и превращение элементов § 220. Свойства нейтронов § 221. Ядерные реакции под действием нейтронов § 222. Искусственная радиоактивность § 223. Позитрон § 224. Применение закона Эйнштейна к процессам аннигиляции и образования пар § 225. Строение атомного ядра § 226. Ядерная энергия. Источник энергии звезд. § 227. Деление урана § 228. Применения незатухающей цепной реакции деления. Атомная и водородная бомбы § 229. Ядерные реакторы и их применения Глава XXV. Элементарные частицы § 230. Общие замечания § 231. Нейтрино § 232. Ядерные силы. Мезоны § 233. Частицы и античастицы § 234. Частицы и взаимодействия § 235. Детекторы элементарных частиц § 236. Парадокс часов § 237. Космическое излучение (космические лучи) Глава XXVI. Новые достижения в физике элементарных частиц § 238. Ускорители и экспериментальная техника § 239. Адроны и кварки § 240. Кварковая структура андронов § 241. Кварковая модель и процессы образования и распада адронов § 242. Лептоны. Промежуточные бозоны. Единство всех взаимодействий Заключение
Датчики и сенсоры онлайн журнал
Зависимость коэффициента преломления от длины волны особенно четко проявляется
в призме. Одну из таких призм использовал Исаак Ньютон в своих экспериментах
при изучении спектра света. В видимом диапазоне спектра коэффициент преломления
п часто определяется при длине волны 0.58756 мкм, соответствующей
желто-оранжевой линии гелия. В Приложении приведены коэффициенты преломления
некоторых материалов.
Зависимость коэффициента преломления от длины волны
называется дисперсией. Изменение п с увеличением длины волны обычно происходит
очень плавно и часто незаметно, если только длина волны не приближается к
области, где материал перестает быть прозрачным. На рис. 4.3 отображены
зависимости коэффициентов пропускания различных оптических материалов от длины
волны.
Рис. 4.3 Характеристики пропускания света различными
оптическими материалами
Доля света, отраженного от границы под углом &х, зависит
от скорости света в двух смежных средах. Отношение потока отраженного света Ф к
потоку падающего света Ф0 называется коэффициентом отражения р, который можно
выразить через коэффициенты преломления двух сред:
Уравнения (3.139) и (4.5) показывают, что коэффициенты
отражения и поглощения (излучения) зависят только от коэффициентов преломления
материала на определенной длине волны.
Если световой поток входит в объект с коэффициентом
преломления и из воздуха, уравнение (4.5) значительно упрощается:
Как только свет достигает границы среды с коэффициентом
преломления и3 (рис. 4.2), часть его отражается от нее под углом 6’2. Рассмотрим прохождение света через трехслойную структуру,
каждый слой той изготовлен из разного материала, называемого средой. На
рис. 4.2 отображена траектория луча при его распространении через все слои
структуры. Часть падающего света отражается от плоской границы между первыми
двумя средами. Из закона отражения, исторически приписанного Евклиду, известно,
что:
Часть света, уже под другим углом проходит дальше — во
вторую среду. Величина нового угла в2 определяется законом преломления,
открытым в 1621 году В. Снел-лом (1580–1626):
Рис. 4.2 Прохождение света через материалы с разными
коэффициентами преломления
Во всех средах свет распространяется гораздо медленнее, чем
в вакууме. Коэффициент преломления — это отношение скорости света в вакууме с0
к скорости света в среде с:
Поскольку с < с0, коэффициент преломления среды всегда
больше единицы. Скорость света в среде зависит от диэлектрической проницаемости
среды е, которая,
в свою очередь, определяет коэффициент преломления:
Как правило, п также является и функцией длины волны. Оставшаяся часть света входит в третью среду под углом преломления вг также
определяемого законом Снелла. Если среды 1 и 3 с обоих сторон пластины из
второго материала (к примеру, стекла) являются одинаковыми (к примеру,
воздушными), выполняются следующие условия: п=пъ, 6= въ (этот случай
проиллюстрирован на рис. 4.4). Из уравнения (4.5) рекомендуется, что коэффициенты
отражения не зависят от направления пересечения светом границы двух сред: из
зоны с более низким коэффициентом преломления в зону с более высоким
преломлением или наоборот.
В реальной жизни свет, отраженный от второй границы, снова
отражается от первой границы по направлению ко второй и т.д. Таким образом,
если в материале не происходит поглощения света, то зная коэффициент
преломления материала, можно определить суммарные потери на отражение внутри
пластины:
Отражение усиливается при большой разности между
коэффициентами преломления. к примеру, если видимый свет из воздуха проходит без
поглощения через пластину из флинта (оптического стекла) и попадает снова в
воздух, два отражения приводят к потерям порядка 11%, в то время как при
прохождении света по траектории: воздух-германий-воздух (в дальнем ИК
спектральном диапазоне) аналогичные потери на отражение составляют около 59%. Для уменьшения потерь на оптические материалы часто наносят антиотражающие
покрытия, коэффициенты преломления и толщина которых определяются конкретной
длиной волны.
Уравнение баланса энергии излучения (3.134) для этого случая
будет иметь вид:
Здесь а — коэффициент поглощения (излучения), а у — коэффициент
пропускания. В зоне полной прозрачности, где отсутствует поглощение света.
Уравнение (4.10) определяет теоретический максимум
коэффициента пропускания оптической пластины. Для вышеприведенного примера
коэффициент пропускания стеклянной пластины в видимом спектральном диапазоне
составляет 88.6%, а для германиевой пластины этот коэффициент в дальней ИК
области спектра равен 41%. В видимом диапазоне пропускная способность германия
равна нулю. Это означает, что в нем отражается и поглощается 100% света. На
рис. 4.5 отображены зависимости коэффициентов отражения и пропускания от
коэффициента преломления в тонкой пластине. Здесь под пластиной подразумевается
оптическое устройство (к примеру, линза или диафрагма), работающее в пределах
присущего ему спектрального диапазона, в котором малы потери на поглощение,
т.е. а = 0.
На рис. 4.6 отображено распределение энергии внутри оптической
пластины, при попадании на ее поверхность потока света Ф0. Часть падающего
потока Ф отражается назад, другая часть Фа поглощается материалом пластины, третья
часть Ф проходит ее насквозь. Часть поглощенного света превращается в тепло и
увеличивает температуру пластины, а другая его часть АР теряется в опорной
конструкции и окружающей среде через механизмы теплопередачи и конвекции. В
ряде случаев, к примеру, когда речь идет о диафрагме мощного лазера, такое
повышение температуры необходимо учитывать. В других случаях увеличение
температуры, к примеру, в инфракрасных детекторах, может стать серьезной
проблемой. Это связано с тем, что рост температуры приводит к появлению
дополнительного потока: Ф = Ф — АР, называемого вторичным излучением. Естественно, что диапазон этого излучения определяется температурой материала и
находится в дальней ИК области спектра. Спектральное распределение вторичного
излучения соответствует распределению поглощенной энергии в материале,
поскольку поглощение и излучение являются одной и той же физической величиной.
Рис. 4.5 Пропускная и отражающая способность толстой
пластины как функция от коэффициента преломления
Для материалов с низкой поглощающей способностью выражение
для коэффициента поглощения имеет вид:
где m и с — масса и удельная теплоемкость оптического
материала, Т и TL — наклоны возрастающего и убывающего участков температурной
кривой материала при тестовой температуре Т0.
Строго говоря, потери света в материалах объясняются не
только его поглощением, но и рассеянием. Суммарные потери в материале могут
быть выражены через, так называемый, коэффициент ослабления g и толщину образца
h. Тогда уравнение для коэффициента пропускания (4. 10) с учетом ослабления
преобразуется к виду:
Коэффициент ослабления (затухания) g обычно определяется
производителями оптических материалов.
.
Список тем Назад Вперед
Информация исключительно в
ознакомительных целях. При использовании
материалов этого сайта ссылка
обязательна.Правообладатели статей являются их
правообладателями.
Отражение — это процесс, при котором электромагнитное излучение возвращается либо на границу между двумя средами (поверхностное отражение), либо внутрь среды (объемное отражение), тогда как передача — это прохождение электромагнитное излучение через среду. Оба процесса могут сопровождаться диффузией (также называемой рассеянием ), которая представляет собой процесс отклонения однонаправленного луча во многих направлениях. В данном случае говорят о диффузное отражение и диффузное пропускание (рис. II.14). Когда диффузии не происходит, отражение или передача однонаправленного луча приводит к однонаправленному лучу в соответствии с законами геометрической оптики (рис. II.15). В этом случае мы говорим о регулярном отражении (или зеркальном отражении ) и регулярном пропускании (или прямом пропускании ). Отражение, пропускание и рассеяние оставляют частоту излучения неизменной. Исключение: эффект Доплера вызывает изменение частоты, когда отражающий материал или поверхность находятся в движении.
Поглощение — преобразование мощности излучения в другой тип энергии, обычно тепло, при взаимодействии с веществом.
Рис. II.14 — a-c: прямое, смешанное и диффузное отражение d-f: прямое, смешанное и диффузное пропускание законы геометрической оптики: прямое отражение (слева): на = на выходе, прямая передача (справа): n 1 · sin(a в ) = n 2 · sin(a out ), где n 1 и n 2 обозначают соответствующий показатель преломления среды 9037 II. 8.а. Коэффициент отражения r , коэффициент пропускания t и коэффициент поглощения a В целом, отражение, пропускание и поглощение зависят от длины волны воздействующего излучения. Таким образом, эти три процесса могут быть определены количественно либо для монохроматического излучения (в этом случае к соответствующей величине добавляется прилагательное «спектральный»), либо для определенного вида полихроматического излучения. Для последнего необходимо указать спектральное распределение падающего излучения. Кроме того, отражательная способность, коэффициент пропускания и поглощение могут также зависеть от поляризации и геометрического распределения падающего излучения, которые, следовательно, также должны быть указаны.Коэффициент отражения 0003 r определяется отношением мощности отраженного излучения к мощности падающего излучения. Для определенного элемента площади dA отражающей поверхности (дифференциальная) мощность падающего излучения определяется освещенностью поверхности E e , умноженной на размер элемента поверхности, таким образом,
dF e,incident = E e dA
, а (дифференциальная) мощность отраженного излучения определяется выходной мощностью M e , умноженной на размер элемента поверхности:
dF e, отраженный = M e dA
Таким образом,
или M e = r E
e ded in нормальное отражение r r и коэффициент диффузного отражения r d , которые определяются отношением регулярно (или зеркально) отраженной мощности излучения и мощности диффузно отраженного излучения к мощности падающего излучения. Из этого определения видно, что
r = r r + r d
Коэффициент пропускания t среды определяется отношением передаваемой мощности излучения к мощности падающего излучения. Total transmittance is further subdivided in regular transmittance t r and diffuse transmittance t d , which are given by the ratios of regularly (or directly) transmitted radiant power and diffusely transmitted мощность излучения к мощности падающего излучения.
Опять же,
t = t r + t d
Коэффициент поглощения a среды определяется отношением поглощенной мощности излучения к мощности падающего излучения.
Коэффициенты отражения, пропускания и поглощения, определяемые как отношение значений мощности излучения, не имеют размеров.
Такие величины, как коэффициент отражения и коэффициент пропускания, используются для описания оптических свойств материалов. Величины могут относиться как к комплексному излучению, так и к монохроматическому излучению.
Оптические свойства материалов не являются постоянными, поскольку они зависят от многих параметров, таких как:
• толщина образца • состояние поверхности • угол падения • температура • спектральный состав излучения (CIE стандартные источники света A, B, C, D65 и другие источники света D) • эффекты поляризации
Измерение оптических свойств материалов с использованием интегрирующих сфер описано в DIN 5036-3 и CIE 130-1998.
Описание основных измерений представлено в пункте III.1.f ниже.
II.8.б. Коэффициент излучения q e , Функция распределения двунаправленного отражения (BRDF) Коэффициент излучения q e характеризует распределение по направлениям диффузно отраженного излучения. В частности, коэффициент излучения зависит от направления отраженного луча и определяется отношением излучения, отраженного в этом направлении, к общему падающему излучению. Как правило, отраженная яркость не является независимой от направленного распределения падающего излучения, которое, таким образом, должно быть определено.
В США концепция функции распределения двунаправленной отражательной способности BRDF аналогична коэффициенту яркости. Единственное отличие состоит в том, что BRDF является функцией направлений падающего и отраженного луча (рис. ). В частности, (дифференциальное) излучение dE e , падающее с определенного направления, вызывает отраженное излучение dL e в другом направлении, которое определяется формулой
dL e = BRDF · dE e
Этот BRDF зависит от большего количества аргументов, чем коэффициент яркости. Однако его преимущество заключается в одновременном описании отражательных свойств материала для всех возможных направлений распределения падающего излучения, в то время как коэффициент излучения, как правило, действителен только для одного конкретного направления распределения падающего излучения.
Единицей коэффициента яркости и BRDF является 1/стерадиан. BRDF часто обозначается греческой буквой ρ, что несет в себе опасность смешивания BRDF с коэффициентом отражения (см. предыдущий абзац).
Рис. II.16 – Геометрия, используемая для определения двунаправленной функции распределения отражательной способности (BRDF). BRDF зависит от направлений падающего и отраженного излучения, которые задаются углами J i и J r , измеряемыми относительно нормали к отражающей поверхности, и азимутальными углами j i и j r , которые измеряются в плоскости отражающей поверхности.
Отражение, передача и поглощение Gigahertz-Optik
Отражение — это процесс, при котором электромагнитное излучение возвращается либо на границу между двумя средами (поверхностное отражение), либо внутрь среды (объемное отражение), тогда как передача — это прохождение электромагнитного излучения через среду . Оба процесса могут сопровождаться диффузией (также называемой рассеянием ), которая представляет собой процесс отклонения однонаправленного луча во многих направлениях. В данном случае говорят о диффузное отражение и диффузное пропускание (рис. 1). Когда диффузии не происходит, отражение или передача однонаправленного луча приводит к однонаправленному лучу в соответствии с законами геометрической оптики (рис. 2). В этом случае мы говорим о регулярном отражении (или s зеркальном отражении ) и регулярном пропускании (или прямом пропускании ). Отражение, пропускание и рассеяние оставляют частоту излучения неизменной. Исключение: эффект Доплера вызывает изменение частоты, когда отражающий материал или поверхность находятся в движении.
Поглощение — преобразование мощности излучения в другой тип энергии, обычно тепло, при взаимодействии с веществом.
Для оптических измерений отражения, пропускания, поглощения и фотолюминесценции подходят измерительные системы с интегрирующими сферами.
Для измерения рассеяния образцов мы хотели бы использовать спектрофотометр, специально разработанный для этой цели.
Для измерения классического пропускания и отражения с помощью портативного устройства требуются измерительные системы с интеллектуальными методами коррекции.
Рис. 1: вверху: прямое, смешанное и диффузное отражение внизу: прямое, смешанное и диффузное пропускание луч подчиняется законам геометрической оптики: прямое отражение (слева): αi n = α out , прямое пропускание (справа): n 1 × sin( α в ) = n 2 × sin( α из ) , где n 1 и n 2 обозначают соответствующий показатель преломления среды 92
Коэффициент отражения ρ, коэффициент пропускания τ и коэффициент поглощения α
Как правило, отражение, пропускание и поглощение зависят от длины волны воздействующего излучения. Таким образом, эти три процесса могут быть определены количественно либо для монохроматического излучения (в этом случае к соответствующей величине добавляется прилагательное «спектральный»), либо для определенного вида полихроматического излучения. Для последнего необходимо указать спектральное распределение падающего излучения. Кроме того, отражательная способность, коэффициент пропускания и поглощение могут также зависеть от поляризации и геометрического распределения падающего излучения, которые, следовательно, также должны быть указаны.
Коэффициент отражения ρ определяется отношением мощности отраженного излучения к мощности падающего излучения. Для определенного элемента площади dA отражающей поверхности (дифференциальная) мощность падающего излучения определяется освещенностью поверхности E e , умноженной на размер элемента поверхности, таким образом,
dΦ e, падающее = E e dA
(Дифференциальная) мощность отраженного излучения определяется выходной мощностью M e , умноженной на размер элемента поверхности:
dΦ e, отраженный = M e dA
Таким образом,
ρ, = 0 60 329
dΦ, отраженный
=
M e × dA
=
M e
dΦ e, инцидент
E e × dA
9 0334 e e 0361
или
M e = ρ E e
Полная отражательная способность далее подразделяется на регулярное отражение ρ r и диффузное отражение ρ d , которые определяются отношением регулярно (или зеркально) отраженной мощности излучения и диффузно отраженной мощности к падающей мощности излучения. Из этого определения очевидно, что
ρ = ρ r + ρ d
коэффициент пропускания τ среды определяется отношением передаваемой мощности излучения к мощности падающего излучения. Общий коэффициент пропускания далее подразделяется на регулярное пропускание τ r и рассеянное пропускание τ d , которые задаются отношением регулярно (или напрямую) передаваемой мощности излучения и диффузно пропускаемой мощности излучения к падающей мощности излучения.
Опять же,
τ = τ r + τ d
Поглощение α среды определяется отношением поглощенной мощности излучения к мощности падающего излучения.
Коэффициенты отражения, пропускания и поглощения являются безразмерными коэффициентами мощности излучения.
Такие величины, как коэффициент отражения и коэффициент пропускания, используются для описания оптических свойств материалов. Величины могут относиться к комплексному излучению или монохроматическому излучению. Оптические свойства материалов не являются постоянными, поскольку они зависят от многих параметров, таких как:
толщина образца
состояние поверхности
угол падения
1 температура
спектральный состав излучения (стандартные источники света CIE A, B, C, D65 и другие источники света D)
эффекты поляризации
Измерение оптических свойств материалов с использованием интегрирующих сфер описано в DIN 5036 -3 и CIE 130-1998.
Коэффициент излучения q
e , Функция распределения двунаправленного отражения (BRDF)
Коэффициент излучения q e характеризует направленное распределение диффузно отраженного излучения. В частности, коэффициент излучения зависит от направления отраженного луча и определяется отношением излучения, отраженного в этом направлении, к общему падающему излучению. Как правило, отраженная яркость не является независимой от направленного распределения падающего излучения, которое поэтому необходимо указывать.
В США концепция двунаправленной функции распределения отражательной способности BRDF аналогична коэффициенту яркости. Единственное отличие состоит в том, что BRDF является функцией направлений падающего 90 249 и 90 250 отраженного луча (рис. 3). В частности, (дифференциальное) излучение dE e , падающее с определенного направления, вызывает отраженное излучение dL e в другом направлении, которое определяется выражением
dL e = BRDF × dE e
Этот BRDF зависит от большего количества аргументов, чем коэффициент яркости. Однако его преимущество заключается в одновременном описании отражательных свойств материала для всех возможных направлений распределения падающего излучения, в то время как коэффициент излучения, как правило, действителен только для одного конкретного направления распределения падающего излучения.
Громкость и высота тона
Условия образования максимумов и минимумов
Разнообразные действия света
Применение отражения и преломления света для получения изображений
Построение изображений в системе
Объяснение цветов тонких пленок
Использование голографии в оптической интерферометрии
Состояние вопроса о цвете тел до исследований Ньютона
Зависимость излучения накаленных тел от температуры. Лампы накаливания
Зависимость массы от скорости
Ядерные реакции и превращение элементов
Лептоны. Промежуточные бозоны. Единство всех взаимодействий
Часть падающего света отражается от плоской границы между первыми
Если среды 1 и 3 с обоих сторон пластины из
Для уменьшения потерь на оптические материалы часто наносят антиотражающие
Здесь под пластиной подразумевается
Естественно, что диапазон этого излучения определяется температурой материала и
10) с учетом ослабления
Оба процесса могут сопровождаться диффузией (также называемой рассеянием ), которая представляет собой процесс отклонения однонаправленного луча во многих направлениях. В данном случае говорят о диффузное отражение и диффузное пропускание (рис. II.14). Когда диффузии не происходит, отражение или передача однонаправленного луча приводит к однонаправленному лучу в соответствии с законами геометрической оптики (рис. II.15). В этом случае мы говорим о регулярном отражении (или зеркальном отражении ) и регулярном пропускании (или прямом пропускании ). Отражение, пропускание и рассеяние оставляют частоту излучения неизменной. Исключение: эффект Доплера вызывает изменение частоты, когда отражающий материал или поверхность находятся в движении.
8.а. Коэффициент отражения r , коэффициент пропускания t и коэффициент поглощения a 
Из этого определения видно, что
Величины могут относиться как к комплексному излучению, так и к монохроматическому излучению.
Как правило, отраженная яркость не является независимой от направленного распределения падающего излучения, которое, таким образом, должно быть определено.
Оба процесса могут сопровождаться диффузией (также называемой рассеянием ), которая представляет собой процесс отклонения однонаправленного луча во многих направлениях. В данном случае говорят о диффузное отражение и диффузное пропускание (рис. 1). Когда диффузии не происходит, отражение или передача однонаправленного луча приводит к однонаправленному лучу в соответствии с законами геометрической оптики (рис. 2). В этом случае мы говорим о регулярном отражении (или s зеркальном отражении ) и регулярном пропускании (или прямом пропускании ). Отражение, пропускание и рассеяние оставляют частоту излучения неизменной. Исключение: эффект Доплера вызывает изменение частоты, когда отражающий материал или поверхность находятся в движении.
Таким образом, эти три процесса могут быть определены количественно либо для монохроматического излучения (в этом случае к соответствующей величине добавляется прилагательное «спектральный»), либо для определенного вида полихроматического излучения. Для последнего необходимо указать спектральное распределение падающего излучения. Кроме того, отражательная способность, коэффициент пропускания и поглощение могут также зависеть от поляризации и геометрического распределения падающего излучения, которые, следовательно, также должны быть указаны.
Из этого определения очевидно, что
Величины могут относиться к комплексному излучению или монохроматическому излучению. Оптические свойства материалов не являются постоянными, поскольку они зависят от многих параметров, таких как:
Как правило, отраженная яркость не является независимой от направленного распределения падающего излучения, которое поэтому необходимо указывать.