Русская Википедия:Показатель ослабления
Шаблон:Физическая величина Показа́тель ослабле́ния (показатель экстинкции) — величина, обратная расстоянию, на котором поток излучения, образующего параллельный пучок, уменьшается за счет поглощения и рассеяния в среде в некоторое заранее оговоренное число раз. В принципиальном плане степень ослабления потока излучения в данном определении можно выбирать любой, однако в научно-технической, справочной и нормативной литературе и в целом на практике используются два значения степени ослабления: одно, равное 10, и другое — числу е. В общем случае показатель ослабления равен сумме показателя поглощения и показателя рассеяния[1].
Десятичный показатель ослабления
Если в определении показателя ослабления степень ослабления выбрана равной 10, то получающийся в результате показатель ослабления <math> \mu</math>[2] называют десятичным. В этом случае расчет производится по формуле:
- <math> \mu = \frac{1}{l}\log_{10}\left( \frac{\Phi_0}{\Phi(l)}\right),</math>
где <math>\Phi_0</math> — поток излучения на входе в среду, <math>\Phi(l)</math> — поток излучения после прохождения им в среде расстояния <math>l</math>.
Соответственно выражение для <math>\Phi(l)</math> в таком случае принимает вид:
- <math>\Phi(l) = \Phi_0 10^{-\mu l}.</math>
В дифференциальной форме его можно записать так:
- <math>d\Phi = -\ln(10)\mu \Phi(l)dl.</math>
Здесь <math>d\Phi</math> — изменение потока излучения после прохождения им слоя среды с малой толщиной <math>dl</math>.
Десятичный показатель ослабления удобно использовать при выполнении оптотехнических расчетов, в частности, для определения коэффициентов пропускания оптических систем. Именно такая форма показателя ослабления используется в справочной литературе, касающейся свойств бесцветных оптических стекол[3].
Натуральный показатель ослабления
При использовании в определении показателя ослабления числа е получают показатель ослабления <math>\mu'</math>[2], называемый натуральным. Расчет при этом производится в соответствии с формулой:
- <math> \mu' = \frac{1}{l}\ln\left( \frac{\Phi_0}{\Phi(l)}\right).</math>
Натуральный и десятичный показатели поглощения связаны друг с другом соотношением <math> \mu' =\ln(10)\mu</math> или приближенно <math> \mu'\approx2.303\mu</math>. С участием натурального показателя выражение для <math>\Phi(l)</math> принимает вид:
- <math>\Phi(l) = \Phi_0 e^{-\mu' l}.</math>
Его вид в дифференциальной форме таков:
- <math>d\Phi = -\mu' \Phi(l)dl.</math>
Уравнения с участием натурального показателя ослабления имеют более компактный вид, чем в случае использования десятичного показателя поглощения, и не содержат имеющего искусственное происхождение множителя ln(10). Поэтому в научных исследованиях фундаментального характера чаще предпочитают использовать натуральный показатель ослабления.
Единицы измерения
В рамках Международной системы единиц (СИ) выбор единиц измерения определяется соображениями удобства и сложившимися традициями. Наиболее широко используются обратные сантиметры (см−1) и обратные метры (м−1).
После создания оптических материалов с экстремально низким потерями и последовавшего вслед за этим развитием волоконной оптики в качестве единицы измерения показателя ослабления стали использовать дБ/км (dB/km). В этом случае расчет значений показателя ослабления производится по формуле:
- <math> \mu [dB/km] = \frac{10}{l}\log_{10}\left( \frac{\Phi_0}{\Phi(l)}\right),</math>
где <math>l</math> выражается в км.
Таким образом, дБ/км является в 106 раз более мелкой единицей, чем см−1. Соответственно, если показатель ослабления материала равен 1 дБ/км, то это означает, что его десятичный показатель ослабления равен 10−6 см−1.
Об особенностях терминологии
Наличие близких по звучанию терминов приводит к широко распространенным неточностям и ошибкам в их употреблении и возникающим вследствие этого недоразумениям. Наиболее часто происходит смешение понятий в таких парах различных по смыслу терминов:
- Показатель поглощения и показатель ослабления
- Показатель поглощения и коэффициент поглощения
- Показатель ослабления и коэффициент ослабления
- Десятичные показатели поглощения и ослабления и их натуральные аналоги
Ситуация усугубляется различиями в терминологии, используемой в русско- и англоязычной литературе. В частности, недоразумения происходят из-за того, что в русском языке эквивалентом для «Attenuation coefficient» является не созвучный ему «Коэффициент ослабления», а «Показатель ослабления». Аналогично, эквивалентом английского «Absorption coefficient» является не Коэффициент поглощения, а термин «Показатель поглощения».
См. также
Примечания
Литература
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ 2,0 2,1 Обозначения соответствуют рекомендованным в ГОСТ 26148-84 и ГОСТ 7601—78.
- ↑ Шаблон:Книга
