Русская Википедия:Коэффициент пропускания
Коэффицие́нт пропуска́ния — безразмерная физическая величина, равная отношению потока излучения <math>\Phi</math>, прошедшего через среду, к потоку излучения <math>\Phi_0</math>, упавшему на её поверхность[1]:
- <math>T =\frac{\Phi}{\Phi_0}.</math>
В общем случае значение коэффициента пропускания <math>T</math>[2] тела зависит как от свойств самого тела, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения.
Численно коэффициент пропускания выражают в долях или в процентах.
Коэффициент пропускания неактивных сред всегда меньше 1. В активных средах коэффициент пропускания больше или равен 1, при прохождении излучения через такие среды происходит его усиление. Активные среды используются в качестве рабочих сред лазеров[3][4][5][6].
Коэффициент пропускания связан с оптической плотностью <math>D</math> соотношением:
- <math>T =10^{-D}.</math>
Сумма коэффициента пропускания и коэффициентов отражения, поглощения и рассеяния равна единице. Это утверждение следует из закона сохранения энергии.
Производные, связанные и родственные понятия
Вместе с понятием «коэффициент пропускания» широко используются и другие созданные на его основе понятия. Часть из них представлена ниже.
Коэффициент направленного пропускания <math>T_r</math>
Коэффициент направленного пропускания равен отношению потока излучения, прошедшего сквозь среду, не испытав рассеяния, к потоку падающего излучения.
Коэффициент диффузного пропускания <math>T_d</math>
Коэффициент диффузного пропускания равен отношению потока излучения, прошедшего сквозь среду и рассеянного ею, к потоку падающего излучения.
В отсутствие поглощения и отражений выполняется соотношение:
- <math>T=T_r+T_d.</math>
Спектральный коэффициент пропускания <math>T_\lambda</math>
Коэффициент пропускания монохроматического излучения называют спектральным коэффициентом пропускания. Выражение для него имеет вид:
- <math>T_\lambda=\frac{\Phi_\lambda}{\Phi_{\lambda0}},</math>
где <math>\Phi_{\lambda0}</math> и <math>\Phi_\lambda</math> — потоки падающего на среду и прошедшего через неё монохроматического излучения соответственно.
Коэффициент внутреннего пропускания <math>T_i</math>
Коэффициент внутреннего пропускания отражает только те изменения интенсивности излучения, которые происходят внутри среды, то есть потери из-за отражений на входной и выходной поверхностях среды им не учитываются.
Таким образом, по определению:
- <math>T_i=\frac{\Phi_{out}}{\Phi_{in}},</math>
где <math>\Phi_{in}</math> — поток излучения, вошедшего в среду, а <math>\Phi_{out}</math> — поток излучения, дошедшего до выходной поверхности.
С учетом отражения излучения на входной поверхности соотношение между потоком излучения <math>\Phi_{in}</math>, вошедшего в среду, и потоком излучения <math>\Phi_0</math>, падающим на входную поверхность, имеет вид:
- <math>\Phi_{in} =(1-R_{in})\Phi_0,</math>
где <math>R_{in}</math> — коэффициент отражения от входной поверхности.
На выходной поверхности также происходит отражение, поэтому поток излучения <math>\Phi_{out}</math>, падающего на эту поверхность, и поток <math>\Phi</math>, выходящий из среды, связаны соотношением:
- <math>\Phi =(1-R_{out})\Phi_{out},</math>
где <math>R_{out}</math> — коэффициент отражения от выходной поверхности. Соответственно, выполняется:
- <math>\Phi_{out}=\frac{\Phi}{(1-R_{out})}.</math>
В результате для связи <math>T_i</math> и <math>T</math> получается:
- <math>T_i=\frac{T}{(1-R_{in})(1-R_{out})}.</math>
Коэффициент внутреннего пропускания обычно используется не при описании свойств тел, как таковых, а как характеристика материалов, преимущественно оптических[7].
Спектральный коэффициент внутреннего пропускания <math>T_{i,\lambda}</math>
Спектральный коэффициент внутреннего пропускания представляет собой коэффициент внутреннего пропускания для монохроматического света.
Интегральный коэффициент внутреннего пропускания <math>T_A</math>
Интегральный коэффициент внутреннего пропускания <math>T_A</math> для белого света стандартного источника A (с коррелированной цветовой температурой излучения T=2856 K) рассчитывается по формуле[7][8]:
- <math>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},</math>
или следующей из неё:
- <math>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},</math>
где <math>\Phi_{in,\lambda}(\lambda)</math> — спектральная плотность потока излучения, вошедшего в среду, <math>\Phi_{out,\lambda}(\lambda)</math> — спектральная плотность потока излучения, дошедшего до выходной поверхности, а <math>V(\lambda)</math> — относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения[9].
Аналогичным образом определяются интегральные коэффициенты пропускания и для других источников света.
Интегральный коэффициент внутреннего пропускания характеризует способность материала пропускать свет, воспринимаемый человеческим глазом, и является поэтому важной характеристикой оптических материалов[7].
Спектр пропускания
Спектр пропускания — это зависимость коэффициента пропускания от длины волны или частоты (волнового числа, энергии кванта и т. д.) излучения. Применительно к свету такие спектры называют также спектрами светопропускания.
Спектры пропускания являются первичным экспериментальным материалом, получаемым при исследованиях, выполняемых методами абсорбционной спектроскопии. Такие спектры представляют и самостоятельный интерес, например, как одна из основных характеристик оптических материалов[10].
См. также
Примечания
Литература
- ГОСТ 8.654-2016 «Государственная система обеспечения единства измерений. Фотометрия. Термины и определения»
- ГОСТ 7601-78 «Физическая оптика. Термины, буквенные обозначения и определения основных величин»
- ГОСТ Р 8.829-2013 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методика измерений оптической плотности (коэффициента пропускания) и мутности пластин и пленок из полимерных материалов»
- Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ ГОСТ 8.654-2016 допускает также использование греческой <math>\tau.</math>
- ↑ ГОСТ 15093-90 «Лазеры и устройства управления лазерным излучением. Термины и определения».
- ↑ Справочник по лазерам. Пер. с англ. под ред. А. М. Прохорова. Тт. 1—2. — М., 1978.
- ↑ Звелто О. Физика лазеров. Пер. с англ. 2-е изд. — М., 1984.
- ↑ Карлов Н. В. Лекции по квантовой электронике. — М., 1983.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ ГОСТ 8.332-2013 «Государственная система обеспечения единства измерений. Световые измерения. Значения относительной спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения. Общие положения»
- ↑ Шаблон:Книга
