На основании закона сохранения энергии

Величины

называются соответственно спектральными коэффициентами поглощения, отражения, рассеяния, пропускания. Они показывают какую долю от падающего потока составляет поглощенный, отраженный, рассеянный и прошедший через среду лучистые потоки.

Отражением света (ОС) называется эффект возвращения световой волны при ее падении на границу раздела двух сред обратно в первую среду.

Различают зеркальное, диффузное и смещенное ОС. Зеркальное ОС имеет место, если неровности поверхности малы по сравнению с длиной волны света. При этом свет отражается по законам геометрической оптики, т.е. угол падения равен углу отражения, а падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к поверхности в точке падения света. Диффузное ОС сопровождается равномерным распределением отраженного света в пределах полусферы. Оно характерно для поверхности с неровностями порядка длины волны света, расположенными беспорядочно. Смешанное ОС наблюдается при отражении от поверхностей с неровностями большими длины волны света. Для него характерно преимущественное отражение в направлении зеркального ОС в сочетании с менее интенсивной диффузионной компонентой. Регулярные неоднородности поверхности приводят к появлению пространственного распределения отраженного света, характерного для явления дифракции. ОС обычно носит селективный характер, что и определяет цветность различных тел.

Поглощение света (СП) – уменьшение энергии световой волны в веществе вследствие преобразования ее во внутреннюю энергию вещества или в энергию вторичного излучения (люминесценция), имеющего иной спектральный состав и иные направления распространения.

Для твердых веществ характерно собственное поглощение, обусловленное взаимодействием света с кристаллической решеткой и характеристическое (селективное) поглощение, возникающее вследствие колебаний и вращений молекул и приводящее к появлению полос резонансного поглощения.

Газы обладают в основном избирательным поглощением.

Ослабление монохроматического света в гомогенной изотропной среде за счет поглощения описывается законом Бугера

где Х – длина …. света в среде;

F_Oλ – падающий поток;

ά_λ – спектральный показатель поглощения среды, мм^-1;

где К – главный показатель поглощения среды;

λ – длины волны света.

Рассеяние света (РС) – преобразование света веществом, сопровождающееся изменением направления его распространения, поляризации и (в общем случае) частоты. РС обусловлено его дифракцией на оптических неоднородностях среды, зависит от их размеров, концентраций и комплексного показателя преломления.

Существует большое число разновидностей эффекта РС. Рассеяние Рэлея происходит без изменения частоты света, наблюдается при прохождении света через скопление частиц с размерами, меньшими длины его волны.

Рассеяние света может происходить на электронах среды (явление Комптона), молекулах вещества (комбинационное рассеяние), флуктуации плотности среды (рассеяние Мандельштама - Бриллюена). Рассеяние Тиндаля характерно для мутных сред с размерами частиц порядка долей длины волны света, а рассеяние Ми – для сред с частицами, размеры которых составляют несколько длин волн света.

Преломление света. При падении пучка лучей света на границу раздела однородных гладких прозрачных сред часть его отражается под углом ά₁ равным углу падения, и другая же часть проходит во вторую среду под углом ά₂, определяемым законом преломления

Константа n есть относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой, и определяется отношением скоростей света в этих средах. Абсолютный показатель преломления n_ά есть отношение скорости света в вакууме к его скорости в среде. Различают изогнутые и анизотропные материалы. У первых (стекла, жидкости, газы) показатель преломления не зависит от направления света при измерениях. Анизотропные материалы (кристаллы и др.) характеризуются двойным лучепреломлением, т.е. расщеплением луча на два распространяющихся с разными скоростями.

Дисперсия – это зависимость показателя преломления от длины волны света. Обычно при увеличении частоты показатель преломления увеличивается.

Дата добавления: 2014-12-10