Em geral, o valor de transmitância corpo depende tanto das propriedades do próprio corpo quanto do ângulo de incidência, composição espectral e polarização da radiação.
A transmitância está relacionada à densidade óptica razão:
A soma dos coeficientes de transmitância e reflexão, absorção e espalhamento é igual à unidade. Esta afirmação decorre da lei da conservação da energia.
Conceitos derivados, relacionados e relacionados
Junto com o conceito de “transmitância”, outros conceitos criados a partir dele também são amplamente utilizados. Alguns deles são apresentados a seguir.
Transmitância direcional
O coeficiente de transmitância direcional é igual à razão entre o fluxo de radiação que passa pelo meio sem sofrer espalhamento e o fluxo de radiação incidente.
Transmitância difusa
O coeficiente de transmitância difusa é igual à razão entre o fluxo de radiação transmitido através do meio e espalhado por ele e o fluxo de radiação incidente.
Na ausência de absorção e reflexões, a seguinte relação é válida:
Transmitância espectral
Transmitância interna espectral
A transmitância interna espectral é a transmitância interna da luz monocromática.
Transmitância interna integral para luz branca da fonte padrão A (com temperatura de cor de radiação correlacionada T=2856 K) é calculada pela fórmula:
ou o seguinte:
Onde - densidade espectral do fluxo de radiação que entra no meio, é a densidade espectral do fluxo de radiação que atinge a superfície de saída, e - eficiência luminosa espectral relativa da radiação monocromática para visão diurna.
Os coeficientes integrais de transmitância para outras fontes de luz são determinados de maneira semelhante.
O coeficiente integral de transmitância interna caracteriza a capacidade de um material transmitir luz percebida pelo olho humano e é, portanto, uma característica importante dos materiais ópticos.
Espectro de transmissão
O espectro de transmissão é a dependência da transmitância do comprimento de onda ou frequência (número de onda, energia quântica, etc.) da radiação. Em relação à luz, tais espectros também são chamados de espectros de transmissão de luz.
Os espectros de transmissão são o principal material experimental obtido a partir de estudos realizados por métodos de espectroscopia de absorção. Tais espectros também são de interesse independente, por exemplo, como uma das principais características dos materiais ópticos.
Veja também
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Notas
Literatura
M.: Editora de Padrões, 1984. - 24 p.
M.: Editora de Padrões, 1999. - 16 p.
Dicionário enciclopédico físico. - M: Enciclopédia Soviética, 1984. - P. 590.
Enciclopédia física. - M: Grande Enciclopédia Russa, 1992. - T. 4. - P. 149. - ISBN 5-85270-087-8 ..
Trecho caracterizando Transmitância
- O que é isso? Quem? Para que? - ele perguntou. Mas a atenção da multidão - funcionários, cidadãos, comerciantes, homens, mulheres em capas e casacos de pele - estava tão avidamente focada no que estava acontecendo em Lobnoye Mesto que ninguém lhe respondeu. O gordo levantou-se, franzindo a testa, encolheu os ombros e, obviamente querendo expressar firmeza, começou a vestir o gibão sem olhar em volta; mas de repente seus lábios tremeram e ele começou a chorar, com raiva de si mesmo, como choram os adultos sanguíneos. A multidão falou alto, como pareceu a Pierre, para abafar o sentimento de pena dentro de si.- O cozinheiro principesco de alguém...
“Bem, monsieur, está claro que o molho de gelatina russa do francês o deixou nervoso”, disse o balconista enrugado ao lado de Pierre, enquanto o francês começava a chorar. O balconista olhou ao redor, aparentemente esperando uma avaliação de sua piada. Alguns riram, alguns continuaram a olhar com medo para o carrasco, que despia outro.
Pierre fungou, torceu o nariz e rapidamente se virou e voltou para o droshky, nunca parando de murmurar algo para si mesmo enquanto caminhava e se sentava. Enquanto continuava na estrada, estremeceu diversas vezes e gritou tão alto que o cocheiro lhe perguntou:
- O que você pede?
-Onde você está indo? - Pierre gritou para o cocheiro que partia para Lubyanka.
“Eles me mandaram ao comandante-chefe”, respondeu o cocheiro.
- Enganar! fera! - gritou Pierre, o que raramente acontecia com ele, xingando seu cocheiro. - Encomendei para casa; e se apresse, seu idiota. “Ainda temos que partir hoje”, disse Pierre para si mesmo.
Pierre, vendo o francês punido e a multidão que cercava o Campo de Execução, finalmente decidiu que não poderia mais ficar em Moscou e iria para o exército naquele dia, que lhe pareceu que ou contaria isso ao cocheiro, ou que o próprio cocheiro deveria saber disso.
Chegando em casa, Pierre deu ordem ao seu cocheiro Evstafievich, que sabia tudo, podia fazer tudo e era conhecido em toda Moscou, que naquela noite iria para Mozhaisk para o exército e que seus cavalos de montaria deveriam ser enviados para lá. Tudo isso não poderia ser feito no mesmo dia e, portanto, segundo Evstafievich, Pierre teve que adiar sua partida para outro dia para dar tempo para as bases pegarem a estrada.
No dia 24 o tempo melhorou e naquela tarde Pierre deixou Moscou. À noite, depois de trocar de cavalo em Perkhushkovo, Pierre soube que houve uma grande batalha naquela noite. Disseram que aqui, em Perkhushkovo, o chão tremeu com os tiros. Ninguém conseguiu responder às perguntas de Pierre sobre quem ganhou. (Esta foi a batalha de Shevardin no dia 24.) Ao amanhecer, Pierre se aproximou de Mozhaisk.
Todas as casas de Mozhaisk estavam ocupadas por tropas, e na pousada, onde Pierre foi recebido por seu mestre e cocheiro, não havia lugar nos aposentos superiores: tudo estava cheio de oficiais.
Em Mozhaisk e além de Mozhaisk, as tropas se posicionaram e marcharam por toda parte. Cossacos, soldados de infantaria e a cavalo, carroças, caixas, armas eram visíveis de todos os lados. Pierre estava com pressa de avançar o mais rápido possível, e quanto mais se afastava de Moscou e quanto mais fundo mergulhava neste mar de tropas, mais era dominado pela ansiedade e por um novo sentimento de alegria que ele ainda não tinha experimentado. Foi um sentimento semelhante ao que experimentou no Palácio Slobodsky durante a chegada do czar - um sentimento de necessidade de fazer algo e sacrificar algo. Ele agora experimentava uma agradável sensação de consciência de que tudo o que constitui a felicidade das pessoas, o conforto da vida, a riqueza, até a própria vida, é um absurdo, que é agradável descartar em comparação com alguma coisa... Com o que, Pierre não poderia se dar uma chance conta, e de fato ela tentou entender por si mesmo, por quem e por que ele acha especialmente encantador sacrificar tudo. Ele não estava interessado no que queria sacrificar, mas o sacrifício em si constituía um novo sentimento de alegria para ele.
No dia 24 houve uma batalha no reduto de Shevardinsky, no dia 25 nem um único tiro foi disparado de nenhum dos lados, no dia 26 ocorreu a Batalha de Borodino.
Por que e como as batalhas de Shevardin e Borodino foram dadas e aceitas? Por que foi travada a Batalha de Borodino? Não fazia o menor sentido nem para os franceses nem para os russos. O resultado imediato foi e deveria ter sido - para os russos, que estávamos mais perto da destruição de Moscou (que mais temíamos no mundo), e para os franceses, que estavam mais perto da destruição de todo o exército (que eles também temiam acima de tudo no mundo). Este resultado foi imediatamente óbvio, mas enquanto isso Napoleão cedeu e Kutuzov aceitou esta batalha.
Se os comandantes tivessem sido guiados por razões razoáveis, ao que parecia, quão claro deveria ter sido para Napoleão que, tendo percorrido três mil quilômetros e aceitando uma batalha com a provável chance de perder um quarto do exército, ele estava caminhando para a morte certa. ; e deveria ter parecido igualmente claro para Kutuzov que, ao aceitar a batalha e ao mesmo tempo arriscar-se a perder um quarto do exército, provavelmente estava perdendo Moscou. Para Kutuzov, isso era matematicamente claro, assim como é claro que se eu tiver menos de uma peça em damas e mudar, provavelmente perderei e, portanto, não deveria mudar.
Quando o inimigo tem dezesseis peças e eu quatorze, sou apenas um oitavo mais fraco que ele; e quando eu trocar treze damas, ele será três vezes mais forte que eu.
Antes da Batalha de Borodino, nossas forças eram comparadas aproximadamente às dos franceses como cinco para seis, e depois da batalha como um para dois, ou seja, antes da batalha cem mil; cento e vinte, e depois da batalha cinquenta a cem. E, ao mesmo tempo, o inteligente e experiente Kutuzov aceitou a batalha. Napoleão, o brilhante comandante, como é chamado, travou a batalha, perdendo um quarto do exército e ampliando ainda mais sua linha. Se dizem que, tendo ocupado Moscovo, ele pensou em como acabar com a campanha ocupando Viena, então há muitas provas contra isso. Os próprios historiadores de Napoleão dizem que mesmo de Smolensk ele queria parar, ele sabia do perigo de sua posição ampliada, sabia que a ocupação de Moscou não seria o fim da campanha, porque de Smolensk ele viu a situação em que os russos as cidades foram deixadas para ele e não receberam uma única resposta às suas repetidas declarações sobre o desejo de negociar.
Ao dar e aceitar a Batalha de Borodino, Kutuzov e Napoleão agiram involuntariamente e sem sentido. E os historiadores, à luz dos factos consumados, só mais tarde trouxeram à tona provas intrincadas da previsão e do génio dos comandantes, que, de todos os instrumentos involuntários dos acontecimentos mundiais, eram as figuras mais servis e involuntárias.
Os antigos deixaram-nos exemplos de poemas heróicos em que os heróis constituem todo o interesse da história, e ainda não conseguimos habituar-nos ao facto de para o nosso tempo humano uma história deste tipo não ter sentido.
Para outra pergunta: como foram travadas as batalhas de Borodino e Shevardino que a precederam. Há também uma ideia muito definida e conhecida, completamente falsa. Todos os historiadores descrevem o assunto da seguinte forma:
O exército russo supostamente, em sua retirada de Smolensk, estava procurando a melhor posição para uma batalha geral, e tal posição foi supostamente encontrada em Borodin.
Os russos supostamente reforçaram esta posição à frente, à esquerda da estrada (de Moscou a Smolensk), quase em ângulo reto com ela, de Borodin a Utitsa, no mesmo local onde ocorreu a batalha.
À frente desta posição, um posto avançado fortificado no Shevardinsky Kurgan foi supostamente criado para monitorar o inimigo. No dia 24, Napoleão supostamente atacou o posto avançado e o tomou; No dia 26, ele atacou todo o exército russo posicionado no campo de Borodino.
É o que dizem as histórias, e tudo isso é completamente injusto, como pode facilmente perceber quem quiser se aprofundar na essência do assunto.
Os russos não conseguiram encontrar uma posição melhor; mas, ao contrário, em sua retirada passaram por muitas posições melhores que Borodino. Eles não se estabeleceram em nenhuma dessas posições: tanto porque Kutuzov não queria aceitar uma posição que não foi escolhida por ele, e porque a exigência de uma batalha popular ainda não havia sido expressa com força suficiente, e porque Miloradovich ainda não havia abordado com a milícia, e também por outros motivos que são inúmeros. O fato é que as posições anteriores eram mais fortes e que a posição de Borodino (aquela em que a batalha foi travada) não só não é forte, mas por alguma razão não é de forma alguma uma posição mais do que qualquer outro lugar no Império Russo. , que, se você estivesse adivinhando, poderia apontar com um alfinete no mapa.
Ao apresentar o material do parágrafo anterior, o fluxo de radiação em qualquer seção do tubo de luz foi assumido como constante. Porém, quando a radiação passa pela interface entre os meios e sua espessura, ocorrem perdas na forma de reflexão de parte do fluxo nas superfícies refrativas, absorção de parte do fluxo nas superfícies reflexivas, absorção e espalhamento na espessura do meio óptico .
Essas perdas são estimadas pelos coeficientes de reflexão de absorção a e espalhamento de luz;
onde está o fluxo de radiação refletido na superfície refrativa (se a superfície deve atuar como reflexiva, então o fluxo secundário após a reflexão); fluxo de radiação recebido na entrada do sistema óptico; a é o fluxo de radiação absorvido na espessura do meio óptico ou na superfície quando este atua como meio reflexivo; fluxo de radiação espalhado por todo o meio.
Se denotarmos o fluxo que passou pelo sistema óptico, então a transmitância do sistema
Por isso,
Ao resolver problemas práticos, os coeficientes de absorção e espalhamento (estes últimos geralmente são pequenos) são combinados em um coeficiente de absorção a.
Os coeficientes de reflexão, absorção e transmissão são características ópticas de um determinado meio e dependem do comprimento de onda. Assim, esses coeficientes são espectrais e são denotados
Os valores integrais desses coeficientes são determinados por expressões da forma
onde está a densidade do fluxo de radiação espectral.
Para fluxo luminoso
Os cálculos usando as fórmulas (206) e (207) ao especificar os fatores incluídos no sinal integral de forma tabular ou gráfica podem ser realizados numericamente ou graficamente.
Para determinar a transmitância de um sistema óptico, considere a perda de fluxo luminoso devido à reflexão e absorção da luz.
O coeficiente de reflexão para uma superfície refrativa é determinado usando a fórmula de Fresnel:
onde estão os ângulos de incidência e refração, respectivamente.
Se o ângulo de incidência do feixe na superfície for pequeno, a fórmula (208) assume a forma:
onde estão os índices de refração da mídia.
Na Fig. 93, e mostra a dependência do coeficiente de reflexão do ângulo de incidência na interface ar-vidro. Da figura segue-se que para ângulos de incidência até 40°, o coeficiente de reflexão aumenta ligeiramente para a maioria dos sistemas ópticos, o que permite que seja lido e calculado através da fórmula (209). A dependência do coeficiente de reflexão no índice de refração do vidro no (ar) é dada na Fig. 93, b [pela fórmula (209)].
Se as partes ópticas forem conectadas por um contato óptico ou coladas com bálsamo, devido à pequena diferença nos índices de refração, as perdas de luz devido à reflexão não são levadas em consideração. Por exemplo, para
ou seja, 0,4%. Em média para
Arroz. 93. Dependência do coeficiente de reflexão: a - do ângulo de incidência; do índice de refração
vidros ópticos beirando o ar. Em sistemas complexos, a perda de luz devido à reflexão pode ser aproximadamente a seguinte
onde o número de limites é ar-vidro ou vice-versa.
Para reduzir o coeficiente de reflexão, as superfícies refrativas são revestidas com antirreflexo aplicando-se sobre elas uma ou mais películas finas, o que, em decorrência da interferência, garante uma diminuição acentuada da parte refletida do fluxo de radiação. A espessura do filme é determinada pela fórmula
onde está o comprimento de onda; índice de refração do filme; ângulo de refração;
O número pode ser qualquer coisa. Para radiação policromática, a refletância será menor na Espessura
O índice de refração do filme em ou
onde está o índice de refração da parte óptica.
Deve-se notar que a reflexão das superfícies refrativas revestidas e, portanto, a transmissão do sistema óptico, são seletivas.
De acordo com os índices de refração dos vidros ópticos, os índices de refração dos filmes anti-reflexo [ver. fórmula (210)] é escolhida no intervalo
Os materiais utilizados para formar os filmes são o fluoreto de magnésio e a criolita, aplicados por evaporação no vácuo (método físico). Porém, a resistência mecânica dos filmes confeccionados com esses materiais é insuficiente, o que limita sua utilização. Portanto, em muitos casos, o filme é aplicado por deposição de uma substância,
Arroz. 94. Efeito de reflexões secundárias
por exemplo, dióxido de silício ou dióxido de titânio, a partir da sua solução alcoólica (método químico). Isso produz um filme durável, mas com alto índice de refração, o que reduz o efeito anti-reflexo.
A utilização de revestimentos de duas e três camadas de superfícies refrativas garante redução da luz refletida para, com boa resistência mecânica do revestimento e constância da composição espectral da radiação.
Para superfícies reflexivas (espelhos), são utilizados revestimentos de alumínio, prata, ouro, ródio, etc.
A refletância espectral desses metais é calculada usando a fórmula onde está o comprimento de onda, condutividade,
Por exemplo, para um revestimento de alumínio, que pode ser obtido por evaporação no vácuo, a refletividade aumenta com o aumento do comprimento de onda.
A parte refratada do fluxo de radiação passa pela espessura de um meio opticamente homogêneo e, como já indicado, é parcialmente absorvida e espalhada por este meio.
A radiação transmitida (sem levar em conta o espalhamento) é estimada de acordo com a lei Bouguer-Lambert:
onde está a transmitância interna; coeficientes de absorção e transmitância, respectivamente, para uma espessura de vidro de 1 cm; I - espessura do vidro, cm.
Se a transmitância for avaliada levando em consideração as perdas de reflexão em duas superfícies de uma parte óptica no ar, então a transmitância geral é onde
Para calcular os coeficientes espectrais de transmitância interna para espessuras de vidro diferentes de 1 cm, é aconselhável usar densidade óptica
DEFINIÇÃO
Transmitância chamada de quantidade física escalar igual à razão entre o fluxo de radiação que passa pela substância (F) e o fluxo de radiação que incide na superfície dessa substância (). A transmitância é frequentemente denotada pelas letras T ou . A definição matemática de transmitância é:
O valor da transmitância depende das propriedades da substância corporal, do ângulo de incidência da luz, da sua composição espectral (comprimento de onda) e da polarização da radiação.
A transmitância da interface entre os meios pode ser definida como:
T é a intensidade da onda refratada, I é a intensidade da onda incidente. Se a luz é refratada e refletida na fronteira de duas substâncias transparentes que não absorvem luz, então a igualdade é válida:
onde está a refletância da luz. No caso de reflexão interna total
A relação entre transmitância e densidade óptica (D) é determinada pela fórmula:
Alguns tipos de transmitância
A transmitância espectral é a transmitância da radiação monocromática com comprimento de onda determinado pela razão entre o fluxo de radiação que passou por uma camada de uma substância com espessura de e o fluxo incidente sobre ela.
onde é a taxa de absorção natural da substância em questão, para radiação com comprimento de onda é a espessura da camada da substância; — taxa de absorção decimal.
O coeficiente de transmitância interno () mostra a mudança na intensidade da radiação que ocorre dentro da substância. Não leva em consideração as perdas associadas à reflexão nas superfícies de entrada e saída da substância. Sua definição pode ser escrita como:
onde é o fluxo que entra no meio e é o fluxo de radiação que sai da substância.
A transmitância interna espectral (transmitância interna para luz monocromática) do vidro óptico depende da absorção do vidro, do espalhamento e da absorção pelas impurezas encontradas no vidro. A transmitância interna é usada para caracterizar as propriedades ópticas dos materiais.
O coeficiente de transmitância interno integral () para uma fonte branca padrão com temperatura T = 2856 K pode ser encontrado como:
onde está a eficiência espectral relativa da radiação monocromática adaptada à luz do dia (sensibilidade relativa do olho). nm, nm.
A radiação transmitida (sem levar em conta o espalhamento) é estimada usando a lei Bouguer-Lambert:
onde está a transmitância interna; — coeficiente de absorção para vidro com 1 cm de espessura; — coeficiente de absorção para vidro 1 cm; — espessura do vidro (cm).
A transmitância de n meios consecutivos é igual ao produto da transmitância de cada um deles.
Unidades
A transmitância é uma quantidade adimensional. Às vezes é expresso como uma porcentagem.
Exemplos de resolução de problemas
EXEMPLO 1
| Exercício | A luz natural incide sobre o polarizador e um fluxo luminoso passa por ele. text">A solução passa por dois desses polarizadores | Vamos fazer um desenho. Como depois de passar pelo polarizador a intensidade da luz de saída é inferior a 50% como seria esperado quando a luz natural passa pelo polarizador, ocorre absorção de luz. Isso significa que ao determinar a intensidade da luz que sai do polarizador (), é necessário levar em consideração esta absorção de luz:
onde está a intensidade da luz incidente no polarizador. Depois de passar pelo segundo polarizador, a intensidade da luz é determinada pela lei de Malus e, levando em consideração (1.1), é igual a: Vamos expressar o coeficiente de transmitância da equação (1.1):
Vamos substituir na expressão (1.2) e expressar o ângulo desejado: |
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