Непрозрачность
Свойство объекта или вещества, непроницаемое для света.
Сравнение 1. непрозрачности, 2. полупрозрачности и 3. прозрачности; позади каждой панели находится звезда.

Непрозрачность — это мера непроницаемости для электромагнитного или других видов излучения , особенно видимого света . В лучистом переносе она описывает поглощение и рассеивание излучения в среде , такой как плазма , диэлектрик , экранирующий материал , стекло и т. д. Непрозрачный объект не является ни прозрачным (пропускающим весь свет), ни полупрозрачным (пропускающим некоторую часть света). Когда свет падает на границу раздела между двумя веществами, в общем случае часть может быть отражена, часть поглощена, часть рассеяна, а остальная часть пропущена (см. также преломление ). Отражение может быть диффузным , например, свет отражается от белой стены, или зеркальным , например, свет отражается от зеркала. Непрозрачное вещество не пропускает свет и, следовательно, отражает, рассеивает или поглощает его полностью. Другие категории визуального восприятия, связанные с восприятием регулярного или диффузного отражения и пропускания света, были организованы в рамках концепции цезии в системе порядка с тремя переменными, включая непрозрачность, прозрачность и полупрозрачность среди вовлеченных аспектов. И зеркала , и сажа непрозрачны. Непрозрачность зависит от частоты рассматриваемого света. Например, некоторые виды стекла , будучи прозрачными в видимом диапазоне , в значительной степени непрозрачны для ультрафиолетового света. Более экстремальная зависимость от частоты видна в линиях поглощения холодных газов . Непрозрачность можно количественно оценить многими способами; например, см. статью математические описания непрозрачности .

К непрозрачности могут привести различные процессы, включая поглощение , отражение и рассеяние .

Этимология

Позднесреднеанглийское opake, от латинского opacus 'затемненный'. Современное написание (редкое до 19 века) возникло под влиянием французской формы.

Рентгеноконтрастность

Рентгеноконтрастность преимущественно используется для описания непрозрачности рентгеновских лучей . В современной медицине рентгеноконтрастные вещества — это те, которые не пропускают рентгеновские лучи или подобное излучение. Рентгенографическая визуализация была революционизирована рентгеноконтрастными веществами , которые могут проходить через кровоток, желудочно-кишечный тракт или в спинномозговую жидкость и использоваться для выделения изображений КТ или рентгеновских снимков. Рентгеноконтрастность является одним из ключевых соображений при проектировании различных устройств, таких как направляющие провода или стенты , которые используются во время радиологического вмешательства. Рентгеноконтрастность данного эндоваскулярного устройства важна, поскольку она позволяет отслеживать устройство во время интервенционной процедуры.

Количественное определение

Слова «непрозрачность» и «непрозрачный» часто используются как разговорные термины для обозначения объектов или сред с описанными выше свойствами. Однако существует также конкретное количественное определение «непрозрачности», используемое в астрономии, физике плазмы и других областях, приведенное здесь.

В данном случае «непрозрачность» — это еще один термин для обозначения массового коэффициента затухания (или, в зависимости от контекста, массового коэффициента поглощения , разница описана здесь ) на определенной частоте электромагнитного излучения. к ν {\displaystyle \ каппа _ {\ nu }} ν {\displaystyle \nu}

Более конкретно, если луч света с частотой проходит через среду с непрозрачностью и плотностью массы , причем обе эти величины постоянны, то интенсивность будет уменьшаться с расстоянием x в соответствии с формулой , где ν {\displaystyle \nu} к ν {\displaystyle \ каппа _ {\ nu }} ρ {\displaystyle \ро} я ( х ) = я 0 е − к ν ρ х {\displaystyle I(x)=I_{0}e^{-\kappa _{\nu }\rho x}}

  • x — расстояние, пройденное светом через среду
  • я ( х ) {\displaystyle I(x)} интенсивность света, оставшегося на расстоянии x
  • я 0 {\displaystyle I_{0}} начальная интенсивность света, при х = 0 {\displaystyle x=0}

Для данной среды на данной частоте непрозрачность имеет численное значение, которое может находиться в диапазоне от 0 до бесконечности, с единицей длины 2 /масса.

Под непрозрачностью в работе по загрязнению воздуха понимается процент заблокированного света, а не коэффициент затухания (он же коэффициент экстинкции), и она варьируется от 0% заблокированного света до 100% заблокированного света:

Непрозрачность = 100 % ( 1 − я ( х ) я 0 ) {\displaystyle {\text{Непрозрачность}}=100\%\left(1-{\frac {I(x)}{I_{0}}}\right)}

Непрозрачность Планка и Росселанда

Принято определять среднюю непрозрачность, вычисляемую с использованием определенной схемы весовых коэффициентов. Планковская непрозрачность (также известная как средний коэффициент поглощения Планка [1] ) использует нормализованное распределение плотности энергии излучения абсолютно черного тела Планка , , в качестве весовой функции и усредняется напрямую: где - постоянная Стефана-Больцмана . Б ν ( Т ) {\displaystyle B_{\nu }(T)} к ν {\displaystyle \ каппа _ {\ nu }} к П л = ∫ 0 ∞ к ν Б ν ( Т ) г ν ∫ 0 ∞ Б ν ( Т ) г ν = ( π σ Т 4 ) ∫ 0 ∞ к ν Б ν ( Т ) г ν , {\ displaystyle \ kappa _ {Pl} = {\ int _ {0} ^ {\ infty } \ kappa _ {\ nu } B_ {\ nu } (T) d \ nu \ over \ int _ {0} ^ { \infty }B_{\nu }(T)d\nu }=\left({\pi \over \sigma T^{4}}\right)\int _{0}^{\infty }\kappa _{ \nu }B_{\nu }(T)d\nu ,} σ {\displaystyle \сигма}

Непрозрачность Росселанда (по Свейн Росселанду ), с другой стороны, использует температурную производную распределения Планка , , как весовую функцию, и усредняет , Средний свободный пробег фотона равен . Непрозрачность Росселанда выводится в диффузионном приближении к уравнению переноса излучения. Она справедлива, когда поле излучения изотропно на расстояниях, сравнимых или меньших, чем средний свободный пробег излучения, например, в локальном тепловом равновесии. На практике средняя непрозрачность для томсоновского рассеяния электронов равна: где - массовая доля водорода. Для нерелятивистского теплового тормозного излучения , или свободно-свободных переходов, предполагая солнечную металличность , она равна: [2] Средний коэффициент ослабления Росселанда равен: [3] ты ( ν , Т ) = ∂ Б ν ( Т ) / ∂ Т {\displaystyle u(\nu ,T)=\partial B_{\nu }(T)/\partial T} к ν − 1 {\displaystyle \kappa _ {\nu }^{-1}} 1 к = ∫ 0 ∞ к ν − 1 ты ( ν , Т ) г ν ∫ 0 ∞ ты ( ν , Т ) г ν . {\displaystyle {\frac {1}{\kappa }}={\frac {\int _{0}^{\infty }\kappa _{\nu }^{-1}u(\nu,T)d \nu }{\int _{0}^{\infty }u(\nu ,T)d\nu }}.} λ ν = ( к ν ρ ) − 1 {\displaystyle \lambda _ {\nu } = (\ kappa _ {\ nu } \ rho ) ^ {- 1}} к е с = 0.20 ( 1 + Х ) с м 2 г − 1 {\displaystyle \kappa _ {\rm {es}}=0,20 (1+X)\,\mathrm {cm^{2}\,g^{-1}} } Х {\displaystyle X} к ф ф ( ρ , Т ) = 0,64 × 10 23 ( ρ [ г   с м − 3 ] ) ( Т [ К ] ) − 7 / 2 с м 2 г − 1 . {\displaystyle \kappa _{\rm {ff}}(\rho ,T)=0,64\times 10^{23}(\rho [{\rm {g}}~{\rm {\,cm}}^{-3}])(T[{\rm {K}}])^{-7/2}{\rm {\,cm}}^{2}{\rm {\,g}}^{-1}.} 1 к = ∫ 0 ∞ ( к ν , е с + к ν , ф ф ) − 1 ты ( ν , Т ) г ν ∫ 0 ∞ ты ( ν , Т ) г ν . {\displaystyle {\frac {1}{\kappa }}={\frac {\int _{0}^{\infty }(\kappa _{\nu ,{\rm {es}}}+\kappa _ {\nu ,{\rm {ff}}})^{-1}u(\nu ,T)d\nu }{\int _{0}^{\infty }u(\nu ,T)d\ ну }}.}

Смотрите также

Найдите значение слова «непрозрачность» в Викисловаре, бесплатном словаре.

Ссылки

  1. ^ Модест, Лучистый перенос тепла, ISBN  978-0-12386944-9
  2. ^ Стюарт Л. Шапиро и Сол А. Тьюкольски , «Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды» 1983, ISBN 0-471-87317-9 . 
  3. ^ Джордж Б. Рыбицки и Алан П. Лайтман , «Радиационные процессы в астрофизике» 1979 ISBN 0-471-04815-1 . 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Непрозрачность&oldid=1241544909"