Русская Википедия:Оптическая толщина

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Файл:Grubosc.svg

Поглощение излучения в среде

Опти́ческая толщина́ (оптическая толща, оптическая глубина, Шаблон:Math) среды — безразмерная величина, которая характеризует ослабление оптического излучения в среде за счёт его поглощения и рассеяния.

Является одним из важнейших понятий в астрофизике и физике атмосферы.

Определение

Оптическая толщина <math>\tau</math> определяется как:

<math>\tau = \ln{\left(\frac{I_0}{I_1}\right)} = -\ln{\left(\frac{I_1}{I_0}\right)} = -\ln T,</math>

где <math>I_0</math> — интенсивность излучения входящего в среду;

<math>I_1</math> — интенсивность излучения выходящего из среды;

<math>T</math> — прозрачность среды.

Или <math>I_1 = I_0e^{-\tau}.</math>

Поэтому оптическая толщина для однородной поглощающей среды толщиной <math>l</math> связана с показателем ослабления <math>k</math>, исходя из закона Бугера — Ламберта — Бера как:

<math>I_1 = I_0 e^{-kl} = I_0 e^{-\tau},</math>

<math>\tau = kl,</math>

Для оптически неоднородной среды, где показатель ослабления является функций от координаты <math>k(l)</math> с линейной толщиной <math>L</math> соотношение принимает вид:

<math>\tau=\int_0^L {k(l) dl}.</math>

Таким образом, при прохождении излучения через слой среды с оптической толщиной <math>\tau,</math> интенсивность излучения на выходе из среды уменьшается в <math>e^\tau</math> раз.

В общем случае Шаблон:Math есть функция частоты излучения.

В фотографии для количественной характеристики поглощения света в экспонированных, проявленных фотоматериалах используется оптическая плотность <math>D</math> — десятичный логарифм от отношения интенсивностей входящего и выходящего световых потоков:

<math>D = \lg{\left(\frac{I_0}{I_1}\right)}.</math>

Связь между оптической толщиной и оптической плотностью:

<math>\tau \approx 2{,}30259\ D; \quad D \approx 0{,}43429\ \tau.</math>

Применение

Понятие оптической толщины широко используется для описания процессов поглощения и рассеяния в теории переноса излучения, например, в звёздных атмосферах и недрах звёзд, атмосфере Земли, прозрачности природных вод и т. д.

Примеры

Оптические толщины некоторых объектов (для длины волны Шаблон:Math=550 нм) приведены в таблице.

Среда	Оптическая толщина	Среда	Оптическая толщина
Безоблачная атмосфера	~0,3	Солнечная фотосфера	>1
Облака над сушей	~30	Солнечная хромосфера	~1
Облака над океаном	~20	Солнечная корона	~10−6

Ссылки

• Шаблон:БСЭ3
• Описание на AstroNet Шаблон:Wayback

См. также

• Закон Бугера — Ламберта — Бера
• Показатель ослабления
• Прозрачность среды
• Оптическая плотность

Внешние ссылки