Krycie (optyka) - Opacity (optics)

Porównania 1. nieprzezroczystości, 2. przezierności i 3. przezroczystości; za każdym panelem znajduje się gwiazda.

Krycie jest miarą nieprzepuszczalności promieniowania elektromagnetycznego lub innego rodzaju , zwłaszcza światła widzialnego . W przenoszeniu radiacyjnym opisuje absorpcję i rozpraszanie promieniowania w ośrodku , takim jak plazma , dielektryk , materiał ekranujący , szkło itp. Obiekt nieprzezroczysty nie jest ani przezroczysty (przepuszczając całe światło), ani półprzezroczysty (przepuszczający trochę światła). przejść przez). Kiedy światło pada na granicę między dwiema substancjami, na ogół niektóre mogą być odbite, inne pochłonięte, inne rozproszone, a reszta przepuszczana (patrz także załamanie ). Odbicie może być rozproszone , na przykład światło odbijające się od białej ściany, lub lustrzane , na przykład światło odbijające się od lustra. Nieprzezroczysta substancja nie przepuszcza światła, a zatem odbija je, rozprasza lub pochłania w całości. Zarówno lustra, jak i sadza są nieprzezroczyste. Krycie zależy od częstotliwości rozważanego światła. Na przykład niektóre rodzaje szkła , chociaż przezroczyste w zakresie widzenia , są w dużej mierze nieprzezroczyste dla światła ultrafioletowego . Bardziej ekstremalna zależność od częstotliwości jest widoczna w liniach absorpcyjnych zimnych gazów . Krycie można określić ilościowo na wiele sposobów; na przykład zobacz artykuł matematyczne opisy nieprzezroczystości .

Do nieprzezroczystości mogą prowadzić różne procesy, w tym absorpcja , odbicie i rozpraszanie .

Etymologia

Późno-średnioangielski opake, od łacińskiego opacus 'zaciemniony'. Na obecną pisownię (rzadką przed XIX wiekiem) wpływ miała forma francuska.

Przepuszczalność promieniowania

Do opisu nieprzejrzystości promieni rentgenowskich preferencyjnie stosuje się nieprzepuszczalność promieni rentgenowskich . We współczesnej medycynie substancje o dużej gęstości promieniotwórczej to takie, które nie pozwalają na przejście promieni rentgenowskich lub podobnego promieniowania. Obrazowanie radiograficzne zostało zrewolucjonizowane przez radioaktywne środki kontrastowe , które mogą być przepuszczane przez krwioobieg, przewód pokarmowy lub do płynu mózgowo-rdzeniowego i wykorzystywane do podświetlania skanów CT lub zdjęć rentgenowskich. Nieprzepuszczalność promieni RTG jest jednym z kluczowych aspektów projektowania różnych urządzeń, takich jak prowadniki lub stenty, które są wykorzystywane podczas interwencji radiologicznej . Widoczność danego urządzenia wewnątrznaczyniowego jest ważna, ponieważ umożliwia śledzenie urządzenia podczas zabiegu interwencyjnego.

Definicja ilościowa

Słowa „nieprzezroczystość” i „nieprzezroczysty” są często używane jako potoczne określenia dla obiektów lub mediów o właściwościach opisanych powyżej. Istnieje jednak również konkretna, ilościowa definicja „nieprzezroczystości”, stosowana w astronomii, fizyce plazmy i innych dziedzinach, podana tutaj.

W tym zastosowaniu „nieprzezroczystość” jest innym terminem dla współczynnika tłumienia masy (lub, w zależności od kontekstu, współczynnika pochłaniania masy , różnica jest tutaj opisana ) przy określonej częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego.

Dokładniej, jeśli wiązka światła o częstotliwości przechodzi przez ośrodek o nieprzezroczystości i gęstości masy , które są stałe, wówczas natężenie zmniejsza się wraz z odległością x zgodnie ze wzorem

gdzie

  • x to odległość, jaką światło przebyło przez ośrodek
  • jest natężenie światła pozostające w odległości x
  • jest początkową intensywnością światła, at

Dla danego medium przy danej częstotliwości nieprzezroczystość ma wartość liczbową, która może mieścić się w zakresie od 0 do nieskończoności, z jednostkami długości 2 /masa.

Krycie w pracy z zanieczyszczeniem powietrza odnosi się do procentu zablokowanego światła zamiast współczynnika tłumienia (inaczej współczynnika ekstynkcji) i waha się od 0% zablokowanego światła do 100% zablokowanego światła:

Krycie Plancka i Rosseland

Zwyczajowo określa się średnią nieprzezroczystość obliczoną przy użyciu określonego schematu ważenia. Plancka zmętnienie (znany również jako Planck-Mean-współczynnika pochłaniania) stosuje się znormalizowaną Plancka ciała czarnego rozkład gęstości energii promieniowania , jako funkcji wagowej, a średnie bezpośrednio:

,

gdzie jest stała Stefana-Boltzmanna .

Rosseland zmętnienie (po Svein Rosseland ), z drugiej strony, wykorzystuje się pochodną temperaturowy rozkładu Plancka , jako funkcji wagowej, a średnie ,

.

Średnia droga wolna dla fotonu to . Nieprzezroczystość Rosselanda pochodzi z przybliżenia dyfuzji do równania transportu radiacyjnego. Jest to ważne, gdy pole promieniowania jest izotropowe na odległościach porównywalnych lub mniejszych niż średnia droga swobodnej promieniowania, na przykład w lokalnej równowadze termicznej. W praktyce średnia nieprzezroczystość dla rozpraszania elektronów Thomsona wynosi:

gdzie jest ułamek masowy wodoru. Dla nierelatywistycznej Bremsstrahlung cieplnej lub free-wolne Przejścia, zakładając słonecznej Metaliczność , to jest:

.

Średni współczynnik tłumienia Rosselanda wynosi:

.

Zobacz też

Bibliografia