Показатель поглощения

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Показатель поглощения
Размерность L−1
Единицы измерения
СИ 1/м
СГС 1/см
Примечания
скалярная величина

Показа́тель поглоще́ния — величина, обратная расстоянию, на котором поток монохроматического излучения, образующего параллельный пучок, уменьшается в результате поглощения 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.

Десятичный показатель поглощения[править | править код]

Если в определении показателя поглощения степень ослабления выбрана равной 10, то получающийся в результате показатель поглощения [1] называют десятичным. В этом случае расчёт производится по формуле:

где  — поток излучения на входе в среду,  — поток излучения после прохождения им в поглощающей среде расстояния .

Соответственно закон Бугера — Ламберта — Бера в таком случае принимает вид:

В дифференциальной форме его можно записать так:

Здесь  — изменение потока излучения после прохождения им слоя среды с малой толщиной . Поскольку исходно предполагается, что ослабление излучения происходит только за счёт поглощения, то уменьшение потока излучения одновременно представляет собой мощность, получаемую средой.

Десятичный показатель поглощения удобно использовать при выполнении оптотехнических расчётов, в частности, для определения коэффициентов пропускания оптических систем.

Натуральный показатель поглощения[править | править код]

При использовании в определении показателя поглощения числа е получают показатель поглощения [1], называемый натуральным. Расчет при этом производится в соответствии с формулой:

Натуральный и десятичный показатели поглощения связаны друг с другом соотношением или приближённо . С участием натурального показателя поглощения закон Бугера — Ламберта — Бера принимает вид:

Его вид в дифференциальной форме таков:

Всю энергию пучка, теряемую за счёт поглощения, получает среда. Поэтому для получаемой средой мощности справедливо:

откуда для получается:

Из последнего равенства следует важное свойство натурального показателя поглощения, которое можно воспринимать и как его альтернативное определение: натуральный показатель поглощения равен относительному значению мощности, поглощаемой слоем вещества малой единичной толщины при падении на него излучения.

Уравнения с участием натурального показателя поглощения 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, в особенности, касающихся взаимодействия излучения с веществом, преимущественно используется натуральный показатель поглощения.

Единицы измерения[править | править код]

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). При относительно больших значениях показателя поглощения используют обратные миллиметры[2].

После создания оптических материалов с экстремально низким поглощением и последовавшего вслед за этим развитием волоконной оптики в качестве единицы измерения показателя поглощения стали использовать дБ/км (dB/km). В этом случае расчёт значений показателя поглощения производится по формуле:

где выражается в км.

Таким образом, дБ/км является в 106 раз более мелкой единицей, чем см−1. Соответственно, если показатель поглощения материала равен 1 дБ/км, то это означает, что его десятичный показатель поглощения равен 10−6 см−1.

Об особенностях терминологии[править | править код]

Наличие близких по звучанию терминов приводит к широко распространённым неточностям и ошибкам в их употреблении и возникающим вследствие этого недоразумениям. Наиболее часто происходит смешение понятий в таких парах различных по смыслу терминов:

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[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 Обозначения соответствуют рекомендованным в ГОСТ 26148-84 и ГОСТ 7601—78.
  2. Цветное оптическое стекло и особые стекла. Каталог. Под ред. Петровского Г. Т. — М: Дом оптики, 1990. — 229 с. — 1500 экз.

Литература[править | править код]