Коэффициент поглощения — доля поглощения объектом, взаимодействующего с ним другого объекта. Взаимодействующим объектом может быть электромагнитное излучение определённой частоты, энергия звуковых волн, ионизирующее или проникающее излучение, какое-либо вещество (например газ водород).
Содержание
Линейный коэффициент поглощения по глубине
Линейный коэффициент поглощения по глубине определяется как обратная величина к расстоянию, на котором интенсивность прошедшего потока излучения снижается в e раз.
Интегральный коэффициент поглощения
Интегральный коэффициент поглощения определяется как полная доля излучения, поглощённого при прохождении через образец или отражении от него. При отражении сумма коэффициента поглощения и альбедо тождественно равна единице.
Коэффициент поглощения звука
Коэффициент поглощения энергии звуковых колебаний по Уоллесу Сэбину(Wallace Sabine) определяется как доля энергии звуковых колебаний, поглощённая одним квадратным метром препятствия.
Смотрите также
Полезное
Смотреть что такое «Поглощения коэффициент» в других словарях:
ПОГЛОЩЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ — отношение потока излучения, поглощённого данным телом, к потоку излучения, упавшему на это тело. В случае, если падающий поток имеет широкий спектр, указанное отношение характеризует т. н. интегральный П. к.; если же диапазон частот падающего… … Физическая энциклопедия
поглощения коэффициент — отношение потока излучения, поглощённого данным телом, к падающему потоку. Поглощения коэффициент α связан с отражения коэффициентом ρ и пропускания коэффициентом τ соотношением: α = 1 ρ τ. * * * ПОГЛОЩЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ,… … Энциклопедический словарь
Поглощения коэффициент — тела, безразмерное отношение потока излучения (См. Поток излучения), поглощаемого телом, к потоку падающего на него излучения. В отличие от поглощательной способности (См. Поглощательная способность) и поглощения показателя (См.… … Большая советская энциклопедия
ПОГЛОЩЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ — в оптике отношение потока излучения, поглощённого в вом, к потоку излучения, упавшего на его поверхность … Большой энциклопедический политехнический словарь
ПОГЛОЩЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТ — отношение потока излучения, поглощённого данным телом, к падающему потоку. П. к. а связан с отражения коэффициентом р и пропускания коэффициентом т соотношением: а=1 р т … Естествознание. Энциклопедический словарь
Численно коэффициент поглощения равен отношению потока излучения , поглощенного телом, к потоку излучения , упавшего на тело [1] [2] :
Сумма коэффициента поглощения и коэффициентов отражения, пропускания и рассеяния равна единице. Это утверждение следует из закона сохранения энергии.
В тех случаях, когда спектр падающего излучения настолько узок, что излучение можно считать монохроматическим, говорят о монохроматическом коэффициенте поглощения. Другое используемое в таких обстоятельствах наименование, имеющее то же значение, — поглощательная способность [3] тела.
Если спектр падающего на тело излучения широк, то соответствующий коэффициент поглощения называют интегральным.
В общем случае значение коэффициента поглощения тела зависит как от свойств самого тела, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения.
Коэффициент внутреннего поглощения
В бо́льшей степени характеризует способность поглощать излучение материалами, а не телами. Соответственно, в отличие от коэффициента поглощения в его определении используется не падающий на поверхность тела поток , а поток , прошедший через входную поверхность тела.
Таким образом, коэффициент внутреннего поглощения определяется из соотношения [1] :
Поток при этом связан с равенством:
где — коэффициент отражения.
В общем случае, при распространении параллельного пучка излучения в среде, где одновременно имеет место поглощение и рассеяние излучения, коэффициент внутреннего поглощения связан с натуральными показателями поглощения и рассеяния соотношением:
где — расстояние, пройденное излучением в среде.
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Коэффициент поглощения (оптика)» в других словарях:
Коэффициент поглощения — Коэффициент поглощения доля поглощения объектом взаимодействующего с ним другого объекта. Взаимодействующим объектом может быть электромагнитное излучение, энергия звуковых волн, ионизирующее или проникающее излучение, вещество (например,… … Википедия
коэффициент поглощения (в оптике) — коэффициент поглощения (α) Величина, определяемая отношением поглощенного потока излучения к падающему потоку излучения. [ГОСТ 26148 84] Тематики оптика, оптические приборы и измерения Обобщающие термины фотометрические параметры и… … Справочник технического переводчика
Коэффициент ослабления (фотометрия) — Коэффициент ослабления безразмерная физическая величина, характеризующая степень уменьшения мощности излучения после прохождения им некоторого расстояния в среде или в результате отражения от границы раздела двух сред[1]. Если речь идет об… … Википедия
Коэффициент пропускания — Размерность безразмерная Примечания скалярная величина Коэффициент пропускания безразмерная физическая в … Википедия
коэффициент кругового дихроичного поглощения — Разность значений коэффициентов поглощения для оптических излучений определенной длины волны с правой и левой круговой поляризацией, распространяющихся в среде. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN coefficient of… … Справочник технического переводчика
коэффициент линейного дихроичного поглощения — Разность значений коэффициентов поглощения для ортогональных линейно поляризованных оптических излучений определенной длины волны, распространяющихся в среде. [ГОСТ 23778 79] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN linear coefficient… … Справочник технического переводчика
коэффициент Эйнштейна для поглощения — (Bi j) Коэффициент пропорциональности между вероятностью вынужденного оптического перехода атома (иона, молекулы) из состояния i в состояние j, сопровождающегося поглощением энергии, и спектральной объемной плотностью энергии излучения,… … Справочник технического переводчика
коэффициент внутреннего поглощения — (αi) Величина, определяемая отношением потока излучения, поглощенного средой, расположенной между входной и выходной поверхностями однородной нерассеивающей пластины, к потоку излучения, прошедшему через ее входную поверхность. [ГОСТ 26148… … Справочник технического переводчика
Поглощением (абсорбцией) света называется явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество.
Свет поглощается в тех случаях, когда проходящая волна затрачивает энергию на различные процессы. Среди них: преобразование энергии волны во внутреннюю энергию – при нагревании вещества; затраты энергии на вторичное излучение в другом диапазоне частот (фотолюминесценция); затраты энергии на ионизацию – при фотохимических реакциях и т.п. При поглощении света колебания затухают и амплитуда электрической составляющей уменьшается по мере распространения волны. Для плоской волны, распространяющейся вдоль оси x, имеем
.
Здесь E(x) – амплитудное значение напряженности электрического поля волны в точках с координатой x; – амплитуда в точке с координатой x = 0; t – время, за которое волна распространилась на расстояние, равное x; β – коэффициент затухания колебаний; коэффициент поглощения, зависящий от химической природы среды и от длины волны проходящего света.
Интенсивность волны будет изменяться по закону Бугера (П. Бугер (1698 – 1758) – французский ученый):
,
где – интенсивность волны на входе в среду.
При , . Следовательно, коэффициент поглощения – физическая величина, численно равная обратному значению толщины слоя вещества, в котором интенсивность волны убывает в е = 2,72 раз.
Зависимость коэффициента поглощения от длины волны определяет спектр поглощения материала. В веществе (например в газе) может присутствовать несколько сортов частиц, участвующих в колебаниях под действием распространяющейся электромагнитной волны. Если эти частицы слабо взаимодействуют, то коэффициент поглощения мал для широкого спектра частот, и лишь в узких областях он резко возрастает (рис. 10.7, а).
а
б
Эти области соответствуют частотам собственных колебаний оптических электронов в атомах разных видов. Спектр поглощения таких веществ линейчатый и представляет собою темные полосы на радужной окраске спектра, если это видимая область. При увеличении давления газа полосы поглощения уширяются. В жидком состоянии они сливаются, и спектр поглощения принимает вид, показанный на рис. 10.7, б. Причиной уширения является усиление связи атомов (молекул) в среде.
Коэффициент поглощения, зависящий от длины волны λ (или частоты ω), для различных веществ различен. Например, одноатомные газы и пары металлов (т.е. вещества, в которых атомы расположены на значительных расстояниях друг от друга и их можно считать изолированными) обладают близким к нулю коэффициентом поглощения, и лишь для очень узких спектральных областей (примерно м) наблюдаются резкие максимумы (так называемый линейчатый спектр поглощения). Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. Спектр поглощения молекул, определяемый колебаниями атомов в молекулах, характеризуется полосами поглощения (примерно м).
Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (примерно ), однако у них наблюдается селективное поглощение света в определенных интервалах длин волн, когда α резко возрастает и наблюдаются сравнительно широкие полосы поглощения (примерно м), т.е. диэлектрики имеют сплошной спектр поглощения. Это связано с тем, что в диэлектриках нет свободных электронов и поглощение света обусловлено явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлектрика.
Коэффициент поглощения для металлов имеет большие значения (примерно ), и поэтому металлы практически непрозрачны для света. В металлах из-за наличия свободных электронов, движущихся под действием электрического поля световой волны, возникают быстропеременные токи, сопровождающиеся выделением джоулевой теплоты. Поэтому энергия световой волны быстро уменьшается, превращаясь во внутреннюю энергию металла. Чем выше проводимость металла, тем сильнее в нем поглощение света.
На рис. 10.8 представлена типичная зависимость коэффициента поглощения α от частоты света ν и зависимость показателя преломления n от ν в области полосы поглощения. Из рисунка следует, что внутри полосы поглощения наблюдается аномальная дисперсия (n убывает с увеличением ν). Однако поглощение вещества должно быть значительным, чтобы повлиять на ход показателя преломления.
Зависимостью коэффициента поглощения от частоты (длины волны) объясняется окрашенность поглощающих тел. Например, стекло, слабо поглощающее красные и оранжевые лучи и сильно поглощающее зеленые и синие, при освещении белым светом будет казаться красным. Если на такое стекло направить зеленый и синий свет, то из-за сильного поглощения света этих длин волн стекло будет казаться черным. Это явление используется для изготовления светофильтров, которые в зависимости от химического состава (стекла с присадками различных солей; пленки из пластмасс, содержащие красители; растворы красителей и т. д.) пропускают свет только определенных длин волн, поглощая остальные. Разнообразие пределов селективного (избирательного) поглощения у различных веществ объясняет разнообразие и богатство цветов и красок, наблюдающееся в окружающем мире.
Спектральный анализ позволяет получить информацию о составе Солнца, поскольку определенный набор спектральных линий исключительно точно характеризует химический элемент. Так, с помощью наблюдений спектра Солнца был открыт гелий.
Видимая часть солнечного излучения при изучении с помощью спектроанализирующих приборов оказывается неоднородной – в спектре наблюдаютсялинии поглощения,впервые описанные в 1814 году И. Фраунгофером.
С помощью спектрального анализа узнали, что звезды состоят из тех же самых элементов, которые имеются и на Земле.
Явление поглощения широко используется в абсорбционном спектральном анализе смеси газов, основанном на измерениях спектров частот и интенсивностей линий (полос) поглощения. Структура спектров поглощения определяется составом и строением молекул, поэтому изучение спектров поглощения является одним из основных методов количественного и качественного исследования веществ.
где . Таким образом, коэффициент поглощения a связан с показателем поглощения и характеризует степень ослабления света по мере прохождения через поглощающую среду.
Общая закономерность поглощения определяется экспоненциальным законом в соответствии с формулой (9.1) (рис. 9.2).
Поскольку коэффициент поглощения зависит от длины волны (от частоты), то такая зависимость является индивидуальной характеристикой любого вещества и носит название спектра поглощения (a=a(l)). Для разреженных газов, паров металлов и ионов спектр поглощения представляет собой отдельные линии поглощения, характеризующие собственные частоты колебаний частиц вещества. Молекулы имеют более сложный спектр поглощения, состоящий как из совокупности отдельных линий и полос (простые молекулы), так и широких полос поглощения (сложные молекулярные структуры), перекрывающих большие спектральные интервалы излучения (рис. 9.3).
Опыт показывает, что для газов, паров и разбавленных растворов коэффициент поглощения пропорционален концентрации частиц С. Другими словами, коэффициент поглощения a есть
и закон Бугера приобретает вид
Утверждение, что А не зависит от концентрации, носит название закона Бера (1852). Его физический смысл заключается в том, что поглощающая способность молекулы не зависит от влияния окружающих молекул. Это условие выполняется лишь при небольших концентрациях частиц.
Физические процессы, приводящие к поглощению, можно свести к нескольким причинам:
1. Энергия падающей волны идет на излучение вторичных волн. Излучение вторичных волн является причиной рассеяния энергии падающей волны. Причем затухание будет тем больше, чем больше интенсивность излучения, т. е. чем больше амплитуда вынужденных колебаний, достигающая наибольшего значения при w®wо. Максимальное поглощение соответствует той частоте w, которая совпадает с частотой собственных колебаний.
2. При соударении атомов колебательная энергия может переходить в энергию поступательного движения столкнувшихся атомов, т.е. в тепло. Этот процесс поглощает особенно много энергии в том случае, когда в системе возбуждены колебания с частотой w=wо.
, поглощенного телом, к потоку излучения 
, упавшего на тело [1] [2] :
, прошедший через входную поверхность тела.
— коэффициент отражения.
и рассеяния 
соотношением:
— расстояние, пройденное излучением в среде.
.
– амплитуда в точке с координатой x = 0; t – время, за которое волна распространилась на расстояние, равное x; β – коэффициент затухания колебаний; 
коэффициент поглощения, зависящий от химической природы среды и от длины волны проходящего света.
,
– интенсивность волны на входе в среду.
, 
. Следовательно, коэффициент поглощения – физическая величина, численно равная обратному значению толщины слоя вещества, в котором интенсивность волны убывает в е = 2,72 раз.
м) наблюдаются резкие максимумы (так называемый линейчатый спектр поглощения). Эти линии соответствуют частотам собственных колебаний электронов в атомах. Спектр поглощения молекул, определяемый колебаниями атомов в молекулах, характеризуется полосами поглощения (примерно 
м).
), однако у них наблюдается селективное поглощение света в определенных интервалах длин волн, когда α резко возрастает и наблюдаются сравнительно широкие полосы поглощения (примерно 
м), т.е. диэлектрики имеют сплошной спектр поглощения. Это связано с тем, что в диэлектриках нет свободных электронов и поглощение света обусловлено явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлектрика.
), и поэтому металлы практически непрозрачны для света. В металлах из-за наличия свободных электронов, движущихся под действием электрического поля световой волны, возникают быстропеременные токи, сопровождающиеся выделением джоулевой теплоты. Поэтому энергия световой волны быстро уменьшается, превращаясь во внутреннюю энергию металла. Чем выше проводимость металла, тем сильнее в нем поглощение света.
.
,
. Таким образом, коэффициент поглощения a связан с показателем поглощения и характеризует степень ослабления света по мере прохождения через поглощающую среду.