Свет, падая на поверхность, претерпевает физические изменения, характеризующиеся его переходом из одной среды в другую. При этом явлении происходит изменение его направления – преломление , разнообразие которого создает рассеяние света.

В зависимости от степени неровности поверхности предметов могут быть зеркальными или шероховатыми , а тела и среды – однородными и неоднородными .

В зависимости от физического строения тела или среды рассеяние проявляется в отражении, пропускании или поглощении светового потока.

Падающий на тело (среду) поток излучения Ф разделяется слоем материала на составляющие Ф R , Ф А, Ф Т (рис.2.7):

Рисунок 2.7 – Падающий поток излучения разделяется слоем материала на составляющие Φ R , Φ А и Φ Т

Коэффициент отражения r равен отношению отраженного потока излучения Ф R к упавшему потоку Ф

r = Ф R / Ф

Коэффициент отраженияхарактеризует светлоту поверхности в процентах (ρ100) относительно идеально белой с ρ = 1, ρ =100%.

Коэффициент пропускания t равен отношению прошедшего через материал потока излучения Ф Т к упавшему потоку Ф :

t = Ф Т / Ф

Он характеризует прозрачность тел и сред.

Коэффициент поглощения a равен отношению поглощаемой материалом доли потока излучения Ф А к упавшему потоку Ф :

a = Ф А / Ф

Характеризует в основном оптическую плотность среды, ослабляющую поток излучения.

Рассчитанные таким образом коэффициенты являются оптическими .

Если коэффициенты определяются по преобразованию световых потоков (F , лм), то их называют световыми (фотометрическими).

Все изменения падающего света распространяются на точно определенную долю в его спектре и зависят от физического свойства тела и длины волны, но не зависят от силы падающего света. В фотографии оптические коэффициенты характеризуют в основном поверхности тел в соответствии со зрительными оценками их светлоты.

Если тела нейтрально-серые , т.е. имеют спектрально-неизбирательное поглощение, оптические и световые коэффициенты равны друг другу.

Для окрашенных тел оптические и световые коэффициенты не совпадают . Описанные выше коэффициенты – интегральные, они оценивают преобразование сложного излучения в целом.

Имеется еще два рода коэффициентов: монохроматические и зональные . Первые оценивают действие оптической среды на монохроматическое излучение.

Зональные коэффициенты оценивают преобразование излучения, занимающего одну из зон спектра (синюю с 500 нм, зеленую с и красную с

Эти коэффициенты используются при работе с цветом.

Оптическая плотность

Тела, пропускающие и поглощающие свет (кроме матовых и мутных сред), характеризуются оптической прозрачностью θ, непрозрачностью О и оптической плотностью D.

Часто вместо коэффициентов пропускания и отражения используют оптическую плотность D.

В фотографии оптическая плотность наиболее распространена для выражения спектральных свойств светофильтров и меры почернения (потемнения) негативов и позитивов. Величина плотности зависит от таких одновременно действующих факторов: структуры падающего светового потока (сходящихся, расходящихся, параллельных лучей или рассеянного света) структуры прошедшего или отраженного потока (интегрального, регулярного, диффузного).

Оптическая плотность D, мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей. Равна десятичному логарифму отношения потока излучения F0, падающего на слой, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния потоку F, прошедшему через этот слой: D = lg (F0/F), иначе, Оптическая плотность есть логарифм величины, обратной пропускания коэффициенту слоя вещества: D = lg (1/t).

В определении оптической плотности иногда десятичный логарифм lg заменяется натуральным ln.

Понятие Оптическая плотность введено Р. Бунзеном; оно используется для характеристики ослабления оптического излучения (света) в слоях и плёнках различных веществ (красителей, растворов, окрашенных и молочных стекол и многое др.), в светофильтрах и иных оптических изделиях.

Особенно широко оптическая плотность используются для количественной оценки проявленных фотографических слоев как в черно-белой, так и в цветной фотографии, где методы её измерения составляют содержание отдельной дисциплины - денситометрии. Различают несколько типов Оптическая плотность в зависимости от характера падающего и способа измерения прошедшего потоков излучения

Различается плотность D для белого света, монохроматическая D λ для отдельных длин волн и зональная D зон, выражающая ослабление светового потока в синей, зеленой или красной зоне спектра (D c 3 , D 3 3 , D K 3).

Плотность прозрачных сред (светофильтров, негативов) определяется в проходящем свете десятичным логарифмом величины, обратной коэффициенту пропускания τ:

D τ = lg(1/τ) = -lgτ

Плотность поверхностей выражается величиной отраженного света и определяется десятичным логарифмом коэффициента отражения ρ:

D ρ = lg (1/ ρ) = - lg ρ.

Величина плотности D = l ослабляет свет в 10 раз.

Интервал оптических плотностей прозрачных сред практически неограничен: от полного пропускания света (D = 0) до его полного поглощения (D = 6 и более, ослабление в миллионы раз). Интервал плотностей поверхностей предметов ограничен содержанием в их отраженном свете поверхностно отраженной составляющей порядка 4-1 % (черная типографская краска, черное сукно). Практически предельные плотности D = 2,1...2,4 имеют черный бархат и черный мех, ограничиваемые поверхностно отраженной составляющей порядка 0,6-0,3 %.

Оптическая плотность связана простыми зависимостями с концентрацией светопоглощающего вещества и со зрительным восприятием наблюдаемого объекта – его светлотой, чем и объясняется широкое использование этого параметра.

Заменив оптические коэффициенты на потоки излучения – упавший на среду (Ф 0) и вышедший из нее (Фτ или Фρ), получим выражения

Чем больше света поглощается средой, тем она темнее и тем выше ее оптическая плотность как в проходящем так и в отраженном свете.

Оптическая плотность может быть определена по световым коэффициентам. В этом случае ее называют визуальной.

Визуальная плотность в проходящем свете равна логарифму величины, обратной световому коэффициенту пропускания:

Визуальная плотность в отраженном свете определяется по формуле

Для нейтрально-серых оптических сред. т.е. для серых светофильтров, серых шкал, черно-белых изображений, оптические и световые коэффициенты совпадают, поэтому совпадают и оптические плотности:

Если известно, о какой плотности идет речь, индекс при D опускают. Описанные выше оптические плотности – интегральные , они отражают изменение мощностных характеристик белого (смешанного) излучения. Если оптическая плотность измеряется для монохроматического излучения, то ее называют монохроматической (спектральной). Она определяется с использованием монохроматических потоков излучения Ф λ по формуле

В приведенных выше формулах лучистые потоки Ф, могут быть заменены на световые потоки F λ , что следует из выражения

Поэтому можно записать:

Для цветных сред интегральные оптическая и визуальная плотности не совпадают, так как они рассчитываются по разным формулам:

Для фотоматериалов с прозрачной подложкой оптическая плотность определяется без плотности подложки и неэкспонированного эмульсионного слоя после обработки, называемой в совокупности «нулевой» плотностью или плотностью вуали D 0 .

Суммарная оптическая плотность двух и более светопоглощающих слоев (например, светофильтров) равна сумме оптических плотностей каждого слоя (фильтра). Графически характеристика поглощения выражается кривой зависимости оптической плотности D от длины волны белого света λ, нм.

Оптическая прозрачность Θ – характеристика вещества толщиной 1 см, показывающая, какая доля излучения заданного спектра в виде параллельных лучей проходит через него без изменения направления: Θ = Ф τ /Ф.

Оптическая прозрачность связана не с пропусканием излучения вообще, а с его направленным пропусканием, и характеризует одновременно поглощение и рассеяние. Например, матовое стекло, оптически непрозрачное, пропускает рассеянный свет; УФ фильтры прозрачны для видимого света и непрозрачны для УФ излучения; черные ИК фильтры пропускают ИК излучение и не пропускают видимый свет.

Оптическую прозрачность определяет кривая спектрального пропускания для длин волн оптического диапазона излучений. Прозрачность объективов для белого света увеличивается при нанесении на линзы просветляющих покрытий. Прозрачность атмосферы зависит от наличия в ней мелких частиц пыли, газа, водяных паров, находящихся во взвешенном состоянии и влияющих на характер освещения и рисунок изображения при съемке. Прозрачность воды зависит от различных взвесей, мути и толщины ее слоя.

Оптическая непрозрачность О – отношение падающего светового потока к прошедшему через слой – величина, обратная прозрачности: О = Ф/Ф τ = l/Θ. Непрозрачность может изменяться от единицы (полное пропускание) до бесконечности и показывает, во сколько раз уменьшается свет, проходя через слой. Непрозрачность характеризует плотность среды. Переход к оптической плотности выражается десятичным логарифмом непрозрачности:
D = lg О =lg (l/τ) = - lg τ .

Спектральные отличия тел. По характеру излучения и поглощения светового потока все тела отличаются от ЧТ и условно делятся на селективные и серые, отличающиеся избирательным и неизбирательным поглощением, отражением и пропусканием. К селективным относятся хроматические тела, обладающие какой-либо цветностью, к серым – ахроматические. Термин «серый» характеризуется двумя признаками: характером излучения и поглощения относительно ЧТ и цветом поверхности, наблюдаемым в обиходе. Второй признак широко используется при визуальном определении цвета ахроматических тел – белых, серых и черных, отражающих спектр соответственно белого света от единицы до нуля.

Серое тело обладает степенью поглощения света, близкой к поглощению ЧТ. Коэффициент поглощения ЧТ равен 1, а серого тела – близок к 1 и также не зависит от длины волны излучения или поглощения. Распределение энергии, излучаемой по спектру, у серых тел для каждой данной температуры подобно распределению энергии ЧТ при той же температуре, но интенсивность излучения меньше в несколько раз (рис. 23).

Для несерых тел поглощение избирательно и зависит от длины волны, поэтому они считаются серыми лишь в определенных, узких интервалах длин волн, для которых коэффициент поглощения приблизительно постоянен. В видимой области спектра свойствами серого тела обладают уголь (α = 0,8)< сажа (α = 0,95) и платиновая чернь (α = 0,99).

Селективные (избирательные) тела обладают цветом и характеризуются кривыми зависимости коэффициентов отражения, пропускания или поглощения от длины волны падающего излучения. При освещении белым светом цвет поверхности таких тел определяется по максимальным величинам кривой спектрального отражения илипо минимальной величине кривой спектрального поглощения. Цвет прозрачных тел (светофильтров) определяется в основном кривой поглощения (плотностью D) или кривой пропускания τ. Кривые спектрального поглощения и пропускания характеризуют вещество селективных тел только для белого света. При их освещении цветным светом кривые спектрального отражения или пропускания меняются.

Белый, серый и черный цвет тел – это визуальное ощущение ахроматичности, применимое к отражению поверхностей и пропусканию прозрачных сред. Ахроматичность графически выражается горизонтальной прямой или едва заметной волнистой линией, параллельной оси абсцисс и расположенной на различном уровне оси ординат в световом диапазоне длин волн (рис. 24, а, б, в). Ощущение белого цвета создают поверхности с наибольшим равномерным коэффициентом

отражения по спектру (ρ = 0,9...0,7 – белые бумаги). Поверхности серого цвета имеют равномерный коэффициент отражения р = 0,5...0,05. Черные поверхности имеют ρ = 0,05...0,005 (черное сукно, бархат, мех). Разграничение это приблизительно и условно. Для прозрачных сред (например нейтральных серых светофильтров) характеристика ахроматичности также выражается горизонтальной линией поглощения (плотностью D, показывающей в какой степени ослабляется белый свет).

Светлота поверхности – это относительная степень зрительного ощущения, возникающего в результате действия цвета отраженного излучения на три цветоощущающих центра зрения. Графически светлота выражается суммарной плотностью этого излучения в диапазоне белого света. В общей светотехнике светлота неправильно используется для зрительной количественной оценки различия двух смежных поверхностей, различающихся по яркости.

Светлота белой поверхности, освещенной белым светом. В качестве 100 %-ной принимается светлота идеально белой поверхности (покрытой сернокислым барием или магнием) с ρ = 0,99. При этом характеризующая ее площадь на графике (рис. 24, а) ограничивается линией светлоты на уровне ρ = 1 или 100 %. На практике белыми считаются поверхности, светлота которых соответствует 80-90 % (ρ = 0,8...0,9). Линия светлоты серых поверхностей приближается к оси абсцисс (рис. 24, е), поскольку они отражают часть белого света. Линия светлоты черного бархата, практически не отражающего света, совмещается с осью абсцисс.

Светлота цветных поверхностей, освещенных белым светом, определяется на графике площадью, ограниченной кривой спектрального коэффициента отражения. Поскольку бесформенная площадь не может отразить количественную степень светлоты, она переводится в площадь прямоугольника с основанием на оси абсцисс (рис. 24, г, д, е). Высота прямоугольника определяет светлоту в процентах .

Светлота цветных поверхностей, освещенных цветным светом , выражается на графике площадью, ограниченной результирующей кривой, полученной в результате перемножения спектральной характеристики освещения на спектральную характеристику отражения, поверхности. Если цвет освещения не совпадает с цветом поверхности, то отраженный свет изменяет свой цветовой тон, насыщенность и светлоту.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-11

$T=\backslash frac\{\backslash Phi\}\{\backslash Phi\_0\}.$

В общем случае значение коэффициента пропускания $T$ тела зависит как от свойств самого тела, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения.

Коэффициент пропускания связан с оптической плотностью $D$ соотношением:

$T\; =10^\{-D\}.$

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 $T\_r$

Коэффициент направленного пропускания равен отношению потока излучения, прошедшего сквозь среду, не испытав рассеяния, к потоку падающего излучения.

Коэффициент диффузного пропускания $T\_d$

Коэффициент диффузного пропускания равен отношению потока излучения, прошедшего сквозь среду и рассеянного ею, к потоку падающего излучения.

В отсутствие поглощения и отражений выполняется соотношение:

$T=T\_r+T\_d.$

Спектральный коэффициент пропускания $T\_\backslash lambda$

Спектральный коэффициент внутреннего пропускания $T\_\{i,\backslash lambda\}$

Спектральный коэффициент внутреннего пропускания представляет собой коэффициент внутреннего пропускания для монохроматического света.

$T\_A$

Интегральный коэффициент внутреннего пропускания $T\_A$ для белого света стандартного источника A (с коррелированной цветовой температурой излучения T=2856 K) рассчитывается по формуле :

$T\_A=\backslash frac\{\backslash int\backslash limits\_\{380\}^\{760\}\; \backslash Phi\_\{in,\backslash lambda\}(\backslash lambda)V(\backslash lambda)T\_\{i,\backslash lambda\}(\backslash lambda)d\backslash lambda\}\{\backslash int\backslash limits\_\{380\}^\{760\}\; \backslash Phi\_\{in,\backslash lambda\}(\backslash lambda)V(\backslash lambda)d\backslash lambda\}$

или следующей из неё:

$T\_A=\backslash frac\{\backslash int\backslash limits\_\{380\}^\{760\}\; \backslash Phi\_\{out,\backslash lambda\}(\backslash lambda)V(\backslash lambda)d\backslash lambda\; \}\{\backslash int\backslash limits\_\{380\}^\{760\}\; \backslash Phi\_\{in,\backslash lambda\}(\backslash lambda)V(\backslash lambda)d\backslash lambda\},$

где $\backslash Phi\_\{in,\backslash lambda\}(\backslash lambda)$ - спектральная плотность потока излучения, вошедшего в среду, $\backslash Phi\_\{out,\backslash lambda\}(\backslash lambda)$ - спектральная плотность потока излучения, дошедшего до выходной поверхности, а $V(\backslash lambda)$ - относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения для дневного зрения .

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 .

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 .

См. также

Напишите отзыв о статье "Коэффициент пропускания"

Примечания

Литература

М .: Издательство стандартов, 1984. - 24 с.

М .: Издательство стандартов, 1999. - 16 с.

Физический энциклопедический словарь. - М: Советская энциклопедия, 1984. - С. 590.

Физическая энциклопедия. - М: Большая Российская энциклопедия, 1992. - Т. 4. - С. 149. - ISBN 5-85270-087-8 ..

Отрывок, характеризующий Коэффициент пропускания

– Что это? Кто? За что? – спрашивал он. Но вниманье толпы – чиновников, мещан, купцов, мужиков, женщин в салопах и шубках – так было жадно сосредоточено на то, что происходило на Лобном месте, что никто не отвечал ему. Толстый человек поднялся, нахмурившись, пожал плечами и, очевидно, желая выразить твердость, стал, не глядя вокруг себя, надевать камзол; но вдруг губы его задрожали, и он заплакал, сам сердясь на себя, как плачут взрослые сангвинические люди. Толпа громко заговорила, как показалось Пьеру, – для того, чтобы заглушить в самой себе чувство жалости.
– Повар чей то княжеский…
– Что, мусью, видно, русский соус кисел французу пришелся… оскомину набил, – сказал сморщенный приказный, стоявший подле Пьера, в то время как француз заплакал. Приказный оглянулся вокруг себя, видимо, ожидая оценки своей шутки. Некоторые засмеялись, некоторые испуганно продолжали смотреть на палача, который раздевал другого.
Пьер засопел носом, сморщился и, быстро повернувшись, пошел назад к дрожкам, не переставая что то бормотать про себя в то время, как он шел и садился. В продолжение дороги он несколько раз вздрагивал и вскрикивал так громко, что кучер спрашивал его:
– Что прикажете?
– Куда ж ты едешь? – крикнул Пьер на кучера, выезжавшего на Лубянку.
– К главнокомандующему приказали, – отвечал кучер.
– Дурак! скотина! – закричал Пьер, что редко с ним случалось, ругая своего кучера. – Домой я велел; и скорее ступай, болван. Еще нынче надо выехать, – про себя проговорил Пьер.
Пьер при виде наказанного француза и толпы, окружавшей Лобное место, так окончательно решил, что не может долее оставаться в Москве и едет нынче же в армию, что ему казалось, что он или сказал об этом кучеру, или что кучер сам должен был знать это.
Приехав домой, Пьер отдал приказание своему все знающему, все умеющему, известному всей Москве кучеру Евстафьевичу о том, что он в ночь едет в Можайск к войску и чтобы туда были высланы его верховые лошади. Все это не могло быть сделано в тот же день, и потому, по представлению Евстафьевича, Пьер должен был отложить свой отъезд до другого дня, с тем чтобы дать время подставам выехать на дорогу.
24 го числа прояснело после дурной погоды, и в этот день после обеда Пьер выехал из Москвы. Ночью, переменя лошадей в Перхушкове, Пьер узнал, что в этот вечер было большое сражение. Рассказывали, что здесь, в Перхушкове, земля дрожала от выстрелов. На вопросы Пьера о том, кто победил, никто не мог дать ему ответа. (Это было сражение 24 го числа при Шевардине.) На рассвете Пьер подъезжал к Можайску.
Все дома Можайска были заняты постоем войск, и на постоялом дворе, на котором Пьера встретили его берейтор и кучер, в горницах не было места: все было полно офицерами.
В Можайске и за Можайском везде стояли и шли войска. Казаки, пешие, конные солдаты, фуры, ящики, пушки виднелись со всех сторон. Пьер торопился скорее ехать вперед, и чем дальше он отъезжал от Москвы и чем глубже погружался в это море войск, тем больше им овладевала тревога беспокойства и не испытанное еще им новое радостное чувство. Это было чувство, подобное тому, которое он испытывал и в Слободском дворце во время приезда государя, – чувство необходимости предпринять что то и пожертвовать чем то. Он испытывал теперь приятное чувство сознания того, что все то, что составляет счастье людей, удобства жизни, богатство, даже самая жизнь, есть вздор, который приятно откинуть в сравнении с чем то… С чем, Пьер не мог себе дать отчета, да и ее старался уяснить себе, для кого и для чего он находит особенную прелесть пожертвовать всем. Его не занимало то, для чего он хочет жертвовать, но самое жертвование составляло для него новое радостное чувство.

24 го было сражение при Шевардинском редуте, 25 го не было пущено ни одного выстрела ни с той, ни с другой стороны, 26 го произошло Бородинское сражение.
Для чего и как были даны и приняты сражения при Шевардине и при Бородине? Для чего было дано Бородинское сражение? Ни для французов, ни для русских оно не имело ни малейшего смысла. Результатом ближайшим было и должно было быть – для русских то, что мы приблизились к погибели Москвы (чего мы боялись больше всего в мире), а для французов то, что они приблизились к погибели всей армии (чего они тоже боялись больше всего в мире). Результат этот был тогда же совершении очевиден, а между тем Наполеон дал, а Кутузов принял это сражение.
Ежели бы полководцы руководились разумными причинами, казалось, как ясно должно было быть для Наполеона, что, зайдя за две тысячи верст и принимая сражение с вероятной случайностью потери четверти армии, он шел на верную погибель; и столь же ясно бы должно было казаться Кутузову, что, принимая сражение и тоже рискуя потерять четверть армии, он наверное теряет Москву. Для Кутузова это было математически ясно, как ясно то, что ежели в шашках у меня меньше одной шашкой и я буду меняться, я наверное проиграю и потому не должен меняться.
Когда у противника шестнадцать шашек, а у меня четырнадцать, то я только на одну восьмую слабее его; а когда я поменяюсь тринадцатью шашками, то он будет втрое сильнее меня.
До Бородинского сражения наши силы приблизительно относились к французским как пять к шести, а после сражения как один к двум, то есть до сражения сто тысяч; ста двадцати, а после сражения пятьдесят к ста. А вместе с тем умный и опытный Кутузов принял сражение. Наполеон же, гениальный полководец, как его называют, дал сражение, теряя четверть армии и еще более растягивая свою линию. Ежели скажут, что, заняв Москву, он думал, как занятием Вены, кончить кампанию, то против этого есть много доказательств. Сами историки Наполеона рассказывают, что еще от Смоленска он хотел остановиться, знал опасность своего растянутого положения знал, что занятие Москвы не будет концом кампании, потому что от Смоленска он видел, в каком положении оставлялись ему русские города, и не получал ни одного ответа на свои неоднократные заявления о желании вести переговоры.
Давая и принимая Бородинское сражение, Кутузов и Наполеон поступили непроизвольно и бессмысленно. А историки под совершившиеся факты уже потом подвели хитросплетенные доказательства предвидения и гениальности полководцев, которые из всех непроизвольных орудий мировых событий были самыми рабскими и непроизвольными деятелями.
Древние оставили нам образцы героических поэм, в которых герои составляют весь интерес истории, и мы все еще не можем привыкнуть к тому, что для нашего человеческого времени история такого рода не имеет смысла.
На другой вопрос: как даны были Бородинское и предшествующее ему Шевардинское сражения – существует точно так же весьма определенное и всем известное, совершенно ложное представление. Все историки описывают дело следующим образом:
Русская армия будто бы в отступлении своем от Смоленска отыскивала себе наилучшую позицию для генерального сражения, и таковая позиция была найдена будто бы у Бородина.
Русские будто бы укрепили вперед эту позицию, влево от дороги (из Москвы в Смоленск), под прямым почти углом к ней, от Бородина к Утице, на том самом месте, где произошло сражение.
Впереди этой позиции будто бы был выставлен для наблюдения за неприятелем укрепленный передовой пост на Шевардинском кургане. 24 го будто бы Наполеон атаковал передовой пост и взял его; 26 го же атаковал всю русскую армию, стоявшую на позиции на Бородинском поле.
Так говорится в историях, и все это совершенно несправедливо, в чем легко убедится всякий, кто захочет вникнуть в сущность дела.
Русские не отыскивали лучшей позиции; а, напротив, в отступлении своем прошли много позиций, которые были лучше Бородинской. Они не остановились ни на одной из этих позиций: и потому, что Кутузов не хотел принять позицию, избранную не им, и потому, что требованье народного сражения еще недостаточно сильно высказалось, и потому, что не подошел еще Милорадович с ополчением, и еще по другим причинам, которые неисчислимы. Факт тот – что прежние позиции были сильнее и что Бородинская позиция (та, на которой дано сражение) не только не сильна, но вовсе не есть почему нибудь позиция более, чем всякое другое место в Российской империи, на которое, гадая, указать бы булавкой на карте.

При изложении материала предыдущего параграфа поток излучения в любом сечении световой трубки принимался постоянным. Однако при прохождении излучения через границу раздела сред и их толщу имеют место потери в виде отражения части потока на преломляющих поверхностях, поглощения части потока на отражающих поверхностях, поглощения и рассеяния в толще оптической среды.

Эти потери оцениваются коэффициентами отражения поглощения а и светорассеяния ;

где отраженный поток излучения на преломляющей поверхности (если поверхность должна действовать как отражающая, то вторичный поток при отражении); поток излучения, поступивший на вход оптической системы; а - поток излучения, поглощенный в толще оптической среды или на поверхности при ее действии как отражающей; поток излучения, рассеянный в толще среды.

Если через обозначить поток, прошедший оптическую систему, то коэффициент пропускания системы

Таким образом,

При решении практических задач коэффициенты поглощения и рассеяния (последние обычно малы) объединяют в один коэффициент поглощения а.

Коэффициенты отражения, поглощения и пропускания являются оптическими характеристиками определенной среды и зависят от длины волны. Таким образом, эти коэффициенты являются спектральными и обозначаются

Интегральные значения этих коэффициентов определяются выражениями вида

где спектральная плотность потока излучения.

Для светового потока

Вычисления по формулам (206) и (207) при табличном или графическом задании множителей, входящих под знак интеграла, могут выполняться численно или графически.

Для определения коэффициента пропускания оптической системы рассмотрим потери светового потока за счет отражения и поглощения света.

Коэффициент отражения для преломляющей поверхности определяют по формуле Френеля:

где углы падения и преломления соответственно.

Если угол падения луча на поверхность мал, то формула (208) принимает вид:

где показатели преломления сред.

На рис. 93, а показана зависимость коэффициента отражения от угла падения на границе воздух стекло . Из рисунка следует, что для углов падения до 40° коэффициент отражения увеличивается незначительно, это для большинства оптических систем позволяет считать и вычислять его по формуле (209). Зависимость коэффициента отражения от показателя преломления стекла при (воздух) дана на рис. 93, б [по формуле (209)].

Если оптические детали соединяются оптическим контактом или склеиваются бальзамом то вследствие небольшой разности показателей преломления потерь света на отражение не учитываются. Например, для

т. е. 0,4%. В среднем для

Рис. 93. Зависимость коэффициента отражения: а - от угла падения; от показателя преломления

оптических стекол, граничащих с воздухом, В сложных системах потери света на отражение могут составлять примерно так как

где число границ воздух - стекло или наоборот.

Для уменьшения коэффициента отражения используют просветление преломляющих поверхностей путем нанесения на них одной или нескольких тонких пленок, обеспечивающие в результате интерференции резкое уменьшение отраженной части потока излучения. Толщину пленки определяют по формуле

где длина волны; показатель преломления пленки; угол преломления;

Число может быть любым. Для полихроматического излучения коэффициент отражения будег наименьшим при При толщина

Показатель преломления пленки при или

где показатель преломления оптической детали.

Следует заметить, что отражение от просветленных преломляющих поверхностей, а следовательно, и пропускание оптической системы являются селективными.

В соответствии с показателями преломления оптических стекол показатели преломления просветляющих пленок [см. формулу (210)] выбирают в интервале

В качестве материалов для образования пленок используют фтористый магний и криолит, наносимые испарением в вакууме (физический метод). Однако механическая прочность пленок из этих материалов недостаточна, что ограничивает их применение. Поэтому во многих случаях пленку наносят осаждением вещества,

Рис. 94. Эффект вторичных отражений

например диоксида кремня или титана, из его спиртового раствора (химический метод). При этом получается прочная пленка, но имеющая большой показатель преломления что снижает эффект просветления.

Использование двух- и трехслойного просветления преломляющих поверхностей обеспечивает уменьшение отраженного света до при хорошей механической прочности покрытия и постоянстве спектрального состава излучения.

Для отражающих поверхностей (зеркал) используются покрытия из алюминия, серебра, золота, родия и др.

Спектральный коэффициент отражения этих металлов рассчитывают по формуле где - длина волны, удельная проводимость,

Например, для алюминиевого покрытия, которое может быть получено испарением в вакууме, при С ростом длины волны отражательная способность повышается.

Преломленная часть потока излучения проходит сквозь толщу оптически однородной среды и, как уже указывалось, частично поглощается и рассеивается этой средой.

Прошедшее излучение (без учета рассеяния) оценивается по закону Бугера-Ламберта:

где коэффициент внутреннего пропускания; коэффициенты поглощения и пропускания соответственно для толщины стекла 1 см; I - толщина стекла, см.

Если пропускание оценивать с учетом потерь на отражение на двух поверхностях оптической детали, находящейся в воздухе, то общий коэффициент пропускания где

Для расчета спектральных коэффициентов внутреннего пропускания при толщине стекла, отличной от 1 см, целесообразно использовать оптическую плотность

Согласно закону Хопкинса – Кранца при взрыве дух зарядов взрывчатого вещества одной формы, но разного размера (массы) в одинаковой атмосфере подобные взрывные волны будут наблюдаться на одинаковом расстоянии

R*=R(Pо/m ) , (1)

гдеR – расстояние от эпицентра взрыва, м;

Pо – давление начальное в фиксированной точке, кПа;

M – масса взрывчатого вещества, кг.

Данная формула дает возможность оценивать различные взрывы, сопоставляя их со взрывом эталонного вещества, в качестве которого обычно принимают тротил. Под тротиловым эквивалентом m тнт, кг, понимают массу такого тротилового заряда, при взрыве которого выделяется столько же энергии, сколько и при взрыве данного заряда массой m, кг, т.е.

m тнт = m Qv / Qv тнт, (2)

Где Qv , Qv тнт – энергия взрыва данного вещества и тротила, кДж/кг.

Общая энергия взрыва, к Дж, определяется как

Е= [(Р1 – Р0)/(kt -1) ]V1 ,(3)

где Р1 – начальное давление газа в сосуде, к Па;

kr - показатель адиабаты газа (kr= Ср/ Cv);

V1- объем сосуда, м.

4.2 Задание на практическую работу.

Задание 1. Определить скорости распространения фронта племени.

Задание 5. Расчет аварии, связанный с образованием «огненного шара».

Условия выполнения задания.

Задание 1. Определение скорости распространения фронта племени.

Скорость распространения фронта племени определяется по формуле

V = k ·М , (4)

где: k - константа, равная 43;

М -масса топлива, содержащегося в облаке.

Эффективный энергозапас топливовоздушной смеси рассчитываются по формуле:

Е = 2М ·q ·С /С , (5)

Безразмерное расстояние при взрыве рассчитывается по формуле:

R = R/(E/P ) , (6)

Безразмерное давление при взрыве рассчитывается по формуле:

P = (V /С ) (( - 1)/ )(0,83/R - 0,14/R ) , (7)

Задание 5. Расчет аварии, связанный с образованием «огненного шара»:

Поражающее действие «огненного шара» на человека определяется величиной тепловой энергии (импульсом теплового излучения) и временем существования «огненного шара», а на остальные объекты – интенсивностью его теплового излучения.

Исходные данные:

количество разлившегося при аварии топлива 10,6 м 3 ;

плотность жидкой фазы пропана,  Г = 530 кг/м 3 ;

температура «огненного шара»,  = 1350 К.

Необходимо определить время существования «огненного шара» и расстояние, при котором импульс теплового излучения соответствует различным степеням ожога человека.

Порядок оценки последствий аварии по ГОСТ Р 12.3.047-98 «Пожарная безопасность технологических процессов»:

Импульс теплового излучения Q, кДж, рассчитывают по формуле:

Q = t s · q , (8)

где t s - время существования огненного шара, с;

q - интенсивность теплового излучения, кВт/м 2 .

Расчет интенсивности теплового излучения «огненного шара», проводят по формуле:

q = E f · F q · t , (9)

где E f - среднеповерхностная плотность теплового излучения, кВт/м 2 ;

F q - угловой коэффициент облученности;

t - коэффициент пропускания атмосферы.

E f определяют на основе имеющихся экспериментальных данных, допускается принимать E f равным 450 кВт/м 2 .

Угловой коэффициент облученностирассчитывают по формуле

, (10)

где Н- высота центра «огненного шара», м;

D s - эффективный диаметр «огненного шара», м;

r - расстояние от облучаемого объекта до точки на поверхности земли непосредственно под центром «огненного шара», м.

Эффективный диаметр «огненного шара» D s рассчитывают по формуле

D s =5,33 m 0,327 , (11)

где m - масса горючего вещества, кг.

H - определяют в ходе специальных исследований. Допускается принимать H равной D s /2.

Время существования «огненного шара» t s , с, рассчитывают по формуле

t s = 0,92 m 0,303 , (12)

Коэффициент пропускания атмосферы т рассчитывают по формуле

t = ехр [-7,0 · 10 -4 ( - D s / 2)] , (13)

4.3. Оформление и представление результатов.

1. Изучить теоретический курс лекционных занятий и предлагаемую учебную литературу.

3. Провести идентификацию опасных производственных объектов, используяпризнаки опасности объекта.

4. Исследовать устойчивость объектов экономики.

5. Разработать мероприятия по ПУФ ОЭ.

6. Сделать выводы по полученным исследованиям, сформулировать предложения.

7. Подготовить отчет по выполненной работе. Форма отчетности – письменная, согласно требованиям методических рекомендаций по выполнения практической работы.

8. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

9. Осуществить самоконтроль.

10. Защитить практическую работу с первого раза в течении 15 минут.

Представление результатов.

Определения

Обозначения и сокращения

Введение

Основная часть

Заключение

Список использованных источников

Приложения

4.4 Варианты задания.

Поряд-ковый номер	Номер варианта	Значение М(в кг)	С	R(м)	V1, (куб.м)
			0,14
			0,13
			0,12
			0,14
			0,15
			0,15
			0,14
			0,13
			0,12
			0,14
			0,13
			0,15
			0,13
			0,14
			0,12
			0,13
			0,15
			0,14
			0,15
			0,13
			0,12
			0,14
			0,15
			0,13
			0,12
			0,14
			0,15
			0,15
			0,13
			0,12

Контрольные вопросы :

1. Дать определение взрыва?

2. Перечислить основные характеристики взрыва?

3. Описать процесс взрывных превращений?

4. Обосновать закон Хопкинса-Кранца?

5. В чем заключаются особенности детонации и дефлографии?

6. Чем характеризуется фаза высокого давления?

7. Объясните процесс взрыва ТВС?

8. Приведите последовательность действия ударной волны?

9. Пользуясь вариантом задания, дайте объяснения давления при взрыве?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Безопасность жизнедеятельности / Под ред. Л.А. Михайлова. – М: Академия, 2009. – 272 c.

2. Ильин Л.А. Радиационная гигиена / Л.А. Ильин, В.Ф. Кириллов, И.П. Коренков. – М: Гэотар-Медиа, 2010. –384 c.

3. Практикум по безопасности жизнедеятельности / Под ред. А.В. Фролова. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2009. – 496 c.

4. Болтыров В.В. Опасные природные процессы / В.В. Болтыров. – М: КДУ, 2010. – 292 c.

5. Шуленина Н.С. Рабочая тетрадь по основам безопасности жизнедеятельности / Н.С. Шуленина, В.М. Ширшова, Н.А. Волобуева. – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2010. – 192 c.

6. Почекаева Е.И.. Экология и безопасность жизнедеятельности / E.И. Почекаева. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2010. – 560 c.

7. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности / С.В. Белов. – М: А-Приор, – 2011. – 128 c.

8. Хван Т.А. Безопасность жизнедеятельности. Практикум / Т.А. Хван, П.А. Хван. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2010. – 320 c.

9. ГОСТ Р 22.0.01-94. БЧС, Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Основ­ные положения.

10. ГОСТ Р 22.0.02-94. БЧС. Термины и определения основных понятий.

11. ГОСТ Р 22.0.05-94. БЧС". Техногенные чрезвычайные ситуации. Термины и определения

12. ГОСТ Р 22.0.07-95. БЧС. Источники техногенных чрезвычайных ситуа­ций. Классификация и номенклатура поражающих факторов и их параметров.

13. ГОСТ Р 22.3.03-94. БЧС. Защита населения. Основные положения.

14. ГОСТ Р 22.1.01-95. БЧС". Мониторинг и прогнозирование. Основные по­ложения.

15. ГОСТ Р 22.8.01-96. БЧС". Ликвидация чрезвычайных ситуаций.

16. ГОСТ Р 22.0.06-95. БЧС. Поражающие факторы. Методика определения парамет­ров поражающих воздействий.

Приложение 1.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-08

Пусть - интенсивность входящего света,- интенсивность прошедшего света через вещество.

Проинтегрируем данное выражение, предварительно разделив переменные:

3. пропотенцируем это выражение:

4. по свойству логарифмов:

5. и получим:

6. Эта формула выражает закон поглощения света Бугера. Из закона видно, что натуральный показатель поглощения является величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в результате поглощения в среде враз.

   Натуральный показатель поглощения зависит от длины волны света , поэтому целесообразно закон Бугера записать для монохроматического света:

7. где -монохроматический натуральный показатель поглощения .

   Так как поглощение света обусловлено взаимодействием с молекулами, то можно закон поглощения связать с некоторыми характеристиками молекул.

   Пусть - концентрация молекул, поглощающих кванты света;

   Эффективное сечение поглощения молекулы;

   Площадь сечения прямоугольного параллелепипеда (рис.1);

   Тогда объём выделенного слоя , количество молекул в нём. Общая площадь эффективного сечения молекул этого слоя равна. На этот слой падает поток фотонов. Доля площади эффективного сечения молекул в общей площади сечения

   Это часть попавших на слой фотонов, которые поглощаются молекулами.

   Изменение интенсивности света зависит от интенсивности падающего светаи количества фотонов, поглощённых молекулами слоя вещества:,

   откуда после интегрирования и потенцирования имеем

8. В это уравнение входит параметр молекулы .

   Предположим, что молекулы вещества, поглощающие фотоны света, находятся в растворителе, который не поглощает свет.

   Монохроматический натуральный показатель поглощения раствора поглощающего вещества в не поглощающем растворителе пропорционален концентрации раствора:

9. Эта зависимость выражает закон Бера . Закон выполняется только для разбавленных растворов. В концентрированных растворах он нарушается из-за влияния взаимодействия между близко расположенными молекулами поглощающего вещества.

   Коэффициент -натуральный молярный показатель поглощения .

   Тогда, с учётом этого выражения, закон поглощения можно записать в следующем виде:

   

10. - закон Бугера-Ламберта-Бера .

11. Выясним физический смысл .

    Молярная концентрация , откуда.

    Преобразуем произведение :, где.

    Таким образом, натуральный молярный показатель поглощения – это есть суммарное эффективное сечение поглощения всех молекул одного моля растворённого вещества.

    В лабораторной практике закон Бугера-Ламберта-Бера обычно выражают через показательную функцию с основанием 10:

12. где -молярный показатель поглощения ;

    Так как .

    Обычно относят к какой-либо длине волны и называютмонохроматическим молярным показателем поглощения ().

13. Коэффициент пропускания, оптическая плотность.

Отношение интенсивности света, прошедшего сквозь данное тело или раствор к интенсивности света, падающего на тело, называется коэффициентом пропускания :

14. Коэффициент пропускания обычно выражают в процентах:

    .

    Десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания, называют оптической плотностью раствора:

17. Метод концентрационной колориметрии.

Закон Бугера-Ламберта-Бера лежит в основе метода «концентрационной колориметрии». Это фотометрический метод определения концентрации вещества в окрашенных растворах. В данном методе непосредственно измеряют интенсивности светового потока, прошедшего через раствор (I l ) и падающего на раствор (I 0 ). Для этой цели используют две группы приборов: объективные (фотоэлектроколориметры) и субъективные, или визуальные (фотометры).

19. Устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра.

Фотоэлектроколориметр ФЭК служит для определения концентраций окрашенных растворов по поглощению света этими растворами.

Принципиальная схема однолучевого фотоэлектроколориметра (рис. 2):

Cветофильтр

Кювета для растворов

Фотоприёмник

Преобразователь сигнала (усилитель)

Измерительный элемент (гальванометр)