Поглощение света. Показатель поглощения и его физический смысл. Типы сред.
Прохождение излучения через прозрачную, но поглощающую среду приводит к его ослаблению, которое обусловлено поглощением его этой средой.
Количественно поглощение в простейших случаях описывается коэффициентом поглощения. Так, согласно закону Бугера — Ламберта — Бера интенсивность света, распространяющегося в поглощающей среде, спадает с расстоянием по закону:
где I, I0 — интенсивности излучения в данной точке и в точке x = 0; k — коэффициент поглощения; x — координата вдоль направления распространения.
Оптическая плотность. Десятичный показатель поглощения и его измерение.
Оптическая плотность — мера поглощения света прозрачными объектами (такими, как фотоплёнка) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как фотография).
Отражение от гладких поверхностей. Формулы Френеля. Угол Брюстера.
Формулы Френеля
Отражение от менее плотной среды. Энергетические и фазовые соотношения. Эллиптическая поляризация.
Отражение от менее плотной среды
Энергетические и фазовые соотношения
Эллиптическая поляризация
ПВО и его применение (рефрактометр Аббе, оптическое волокно, световоды. )
Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.
Аббе рефрактометр - визуальный оптический прибор для измерения показателя преломления жидких и твёрдых сред. Его действие основано на измерении угла полного внутреннего отражения в случае непрозрачной исследуемой среды или предельного угла преломления на плоской границе раздела прозрачных сред (исследуемой и известной) при распространении света из среды с меньшим показателем преломления n1 в среду с большим показателем –n2.
Световод
Эффект полного внутреннего отражения используется в оптических волокнах. Осевая часть волокна (сердцевина) формируется из стекла с более высоким показателем преломления, чем окружающая оболочка. Такие световоды используются для построения волоконно-оптических кабелей.
Методы фотометрии
Метода измерения фотометрии подразделяются по способу регистрации потока излучения:
Визуальные
Фотографические
Фотоэлектрические
Визуальная фотометрия (глаз человека)
Используются нулевые метода измерения
Фотографическая фотометрия
Фотохимический метод
Преимущества:
Широкая область спектральной чувствительности (от рентгеновской до ближней ИК областей).
Н=Е∙t (экспозиция)
Большая информационная емкость.
Методы фотоэлектрической фотометрии основаны на измерении токов или напряжений при освещении их световым или потоком излучения.
В качестве приемников используются:
Болометрические приемники;
Термоэлементы;
Фотоэлектрические умножители;
Фотодиоды;
Матрицы и линейки
Монохромная и гетерохромная фотометрии используют синхронное сравнение светлот. Важную роль при этом играет оформление поля зрения. Оно должно производиться так, чтобы глаз работал в оптимальном режиме (тщательное светоэкранирование, равномерное освещение, надлежащая адаптация и пр.). По Люммеру и Бродуну идеальное устройство сравнения должно отвечать следующим требованиям:
каждое из полей сравнения освещается только сориентированным на него ИС;
поля сравнения должны непосредственно соприкасаться, по возможности разделяясь четкой границей;
при тождественности полей сравнения указанная граница должна полностью исчезать;
устройство должно быть максимально стабильным;
при смене ИС не должно наблюдаться никаких изменений. Устройство может быть улучшено переходом к полям сравнения, основанным на принципе контрастного фотометрирования Люммера-Бродуна (рис. 10).
Для сравнения гетерохромных светлот используют так называемый метод мельканий (рис. 11), основанный на том, что частота мелькания цвета ниже частоты мелькания светлоты.
Результаты, гетерохромной фотометрии, полученные разными способами, могут отличаться друг от друга, прежде всего, на краях видимого спектра. Это ярко показывает всего сравнение кривых спектральной чувствительности (рис. 12). Более точные результаты при этом получаются при гетерохромном прямом сравнении [14].
Естественно, в визуальной фотометрии присутствуют как «индивидуальные», так и «общие» неопределенности результатов. На рис. 13 показана ширина разброса результатов
для 125 наблюдателей (Прист, 1923 г., согласно [6]). Как видно из рис. 14, отклонения данных от наблюдателя к наблюдателю могут обнаруживать разные особенности. Так, разброс данных в фотометрии мельканий удивительно мал ( 0,5 %).
Уже после первых экспериментов были выданы следующие указания по визуальной фотометрии [5]:
если результаты демонстрируют «особенности», их нужно отвергать;
в помещении не должно быть мешающих ИС;
при длительных последовательных измерениях должны делаться перерывы;
должна быть временная граница экспериментов;
она принципиально должна выполняться несколькими наблюдателями;
так как у каждого наблюдателя есть особенности, необходимо усреднять результаты по всем наблюдателям.
Принципы построения визуальных фотометров. Фотометр Бунзена.
Принципы построения визуальных фотометров
Методы ослабления светового потока
Основы фотографической фотометрии. Основные свойства фотографической эмульсии.
Фотографическая фотометрия
Фотохимический метод
Преимущества:
Широкая область спектральной чувствительности (от рентгеновской до ближней ИК областей).
(экспозиция)Большая информационная емкость.
Измерение относительной интенсивности.
Измерение относительной интенсивности спектральных линий, испускаемых одним и тем же атомом или одним и тем же ионом, но соответствующих разным степеням возбуждения, может быть использовано для грубой оценки электронной температуры. Предположим, что для появления одной из спектральных линий нужно сообщить атому ( или иону) энергию возбуждения W, а для появления другой линии - более высокую энергию W. Интенсивность каждой из этих линий зависит от того, сколько электронов плазмы, принадлежащих к максвелловскому распределению, будут иметь энергию, достаточную для осуществления первичного процесса возбуждения. Измерение относительных интенсивностей спектральных линий обнаруженных элементов позволяет оценить их количественное содержание. Количественный эмиссионный анализ основан на прямолинейной зависимости, существующей между интенсивностью спектральных линий определяемого элемента и содержанием его в исследуемой пробе. Оптическая схема инфракрасного спектрометра HR-10. Микрофотометр МФ-2 предназначен для измерения относительной интенсивности спектральных линий в спектрах, снятых на фотографическую пластинку. Фотографический метод регистрации спектра и измерения относительной интенсивности спектральных линий является даже в настоящее время основным при качественном и количественном эмиссионном анализе. Задачи количественного эмиссионного анализа включают измерение относительных интенсивностей спектральных линий обнаруженных элементов, что позволяет оценить их концентрацию, так как существует прямолинейная зависимость между интенсивностью спектральных линий определяемого элемента и содержанием его в исследуемой пробе. К определению.| К определению относительных интенсивностейг двух линий по двум кривым. Этот способ позволяет решать задачу измерения относительных интенсивностей спектральных линий, находящихся в различных областях спектральной чувствительности фотоэмульсий. Для этой цели необходимо знать кривую спектральной чувствительности данной фотоэмульсии. Под спектральной чувствительностью понимается, величина, обратная экспозиции Н монохроматического излучения, выраженной в эргах и приходящейся на 1 см2 поверхности эмульсии, которая необходима для получения плотности почернения, на единицу превышающей плотность вуали. EZ соответственно, которые вызывают почернение D над. В основе методов количественного спектрального анализа лежит измерение относительной интенсивности спектральных линий определяемого элемента 1 и элемента внутреннего стандарта / 2, или элемента сравнения. В основе большинства современных методов количественного анализа лежит измерение относительной интенсивности спектральных линий определяемого элемента и элемента сравнения, находящегося в той же пробе. В основе всех современных методов количественного анализа лежит измерение относительной интенсивности спектральных линий определяемого элемента и элемента сравнения, находящегося в той же пробе. К числу наиболее распространенных относятся способы, основанные на измерении относительной интенсивности соответствующих спектральных линий, принадлежащих одному элементу. Изменение этих величин от опыта к опыту может привести к ошибкам в измерениях относительных интенсивностей спектральных линий. Поэтому при применении фотографической фотометрии могут быть учтены характер освещения и время экспонирования там, где это необходимо. На основании этого соотношения Орнштейном разработан спектроскопический метод определения температуры, который базируется на измерении относительных интенсивностей спектральных линий вращательной структуры молекулярных полос или атомных эмиссионных линий. Стилометр СТ-7 ( рис. 255) отличается от стилоскопов наличием визуального фотометра, позволяющего производить измерения относительных интенсивностей спектральных линий. Действие спектральной части прибора ( 1 - 10) ясно из рисунка. Стилометрами названы такие спектроскопы, которые позволяют не только рассматривать спектр исследуемого металла, но и производить измерение относительных интенсивностей спектральных линий. Показатель р может иметь значения р 1 и р 1 в зависимости от характера освещения. Выражение (7.5.9) лежит в основе измерения относительных интенсивностей спектральных линий. Описаны различные способы измерения температуры плазмы дугового разряда. Наиболее распространенные способы основаны на измерении относительной интенсивности спектральных линий атомов или ионов, принадлежащих одному атому одного и того же элемента. При исследовании линейчатых спектров фотографическим методом часто на фотографии спектра вместе со спектральными линиями присутствует п непрерывный спектр. Если интенсивность непрерывного спектра соизмерима с интенсивностью линий, то точность измерения относительной интенсивности спектральных линий уменьшается. Но поскольку зависимость освещенности линейчатого и непрерывного спектра от параметров спектрального прибора различна, то изменением некоторых из них можно изменять относительную интенсивность линий на фоне непрерывного спектра.