|
| |
|
Главная Журналы  Фиг 2.12. Влияние п и п т Коэффициент эффективности поглощения Qa при X = nDjX = I [42] значениях п коэффициент эффективности рассеяния иа несколько порядков выше, чем коэффициент эффективности поглощения. 2,5. ПОКАЗАТЕЛИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВ Показатель преломления вещества влияет иа его поглощательные. рассеивающие и отражательные свойства; поэтому точное определение показателя преломления имеет важное значение для расчета радиационных свойств вещества теоретическим путем. В литературе представлено значительное число данных 2,3 h 2.4 b    Фиг. 2.13/ Влияние n и n на коэффициент эффективности рассеяния Qs при x = nDlX=\ [42]. по показателям преломления электропроводных и иеэлектропро-водиых материалов; обширные табличные даииые приводятся в справочнике [45] и таблицах [46]. Почти все опубликованные экспериментальные даииые по показателям преломления относятся к воздуху, поскольку для большинства оптических систем окружающей средой служит воздух. Тщательное изучение экспериментальных данных для металлов и частично проводящих материалов показывает, что в некоторых случаях имеется несогласие между значениями показателей преломления, рекомендуемыми для одного и того же вещества различными исследователями. Эти различия обусловлены сильной зависимостью результатов оптических измерений от чистоты образца, метода изготовления и экспериментальной установки. Оптические постоянные изменяются с изменением химического состава вещества и длины волны падающего излучения. На фиг. 2.14 представлены показатели преломления прозрачных материалов, кристаллических и стеклообразных, в зависи-  У., мкм Фиг. 2.14. Зависимость показателей преломления различных прозрачных материалов, кристаллических и стеклообразных, от длины волны [45]. мости от длины волны, в табл. 2.2 приведены комплексные показатели преломления m = л - ш ряда поглощающих веществ прн обычных температурах. Для иллюстрации некоторой несогласованности измеренных значений показателей преломления проводящих материалов в эту таблицу включены три различные группы данных по показателям преломления железа, полученные из трех независимых источников. Результаты различаются почти в 2 раза. Дейрмендьян 30] показал, что недавно опубликованные экспериментальные данные по поглощению воды при, к= -3,0 мкм примерно в 5 раз больше старого значения. Поэтому точность теоретических расчетов поглощательиых, рас- Таблица 2.2 Комплексные показатели преломления т=!Я -in поглощающих веществ при обычных температурах
сеивающих и отражательных свойств матерналов ограничивается в больш1П1Стве случаев степенью точности имеющихся данных по показателю преломления. Для поглощающей среды с- комплексным показателем преломления т~п - ш комплексная часть п связана со спектральным коэффициентом поглощения у.к соотношением [27] 4я;/( (2.56) где У-х имеет размерность см 2.6. ПОГЛОЩЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗАМИ Поглощение (или испускание) излучения газами происходит не непрерывным образом во всем спектре, а в большом числе относительно узких полос интенсивного поглощения (или испускания). ?1а фиг. 2.15 показан спектр поглощения водяного пара в дальней инфракрасной области (т. е. при А, = 1875 мкм), по данным Реиделла и др. [47]. Спектр состоит из большого числа пиков На фиг 2.16 представлен спектр поглощения углекислого газа по данным Эдвардса [48] Спектр состоит из четырех полос поглощения, соответствующих длинам воли 15, 4,3, 2,7 и 1,9 мкм. В этом разделе будут вкратце рассмотрены поглощательные и излучательньге характеристики газов и описаны различные модели поглощения. Более подробное рассмотрение этих вопросов содержится в книгах [49 и 50]. Поглощение (или испускание) излучения газами обусловлено изменениями электронных, колебательных и вращательных энер1етическнх уровней молекул. При переходе между электронными уровнями возникают спектральные линии в видимой части спектра и в области более коротких воли (т. е. в ультрафиолетовой части спектра), при переходе между колебательными уровнями - в инфракрасной области; при переходе между вращательными уровнями - в дальней инфракрасной области При соответствующих значениях частоты изменения колебательных и вращательных уров/геи оказываются взаилюсвязаниыми и переход происходит одновременно Поскольку энергия колебательных уровней больше, чем вращательных, результирующий спектр состоит из близко расположенных спектральных линий внутри узкого интервала длин волн; этот спектр называется колебательно-вращательной полосой Поэтому описание характеристик поглощения газа в зависимости от длины волиы весьма сложно. Рассмотрим, например, пучок монохроматического излучения иптеисненостью /v, проходящий в слое газа в иаправленин Й. Если рассеяние излучения молекулами газа пренебрежимо мало т-г--1-г - , 50 270 .80 i г" ~ i--,-1--.---- Г--т--,-1-  290 "Т Г JUlU  210 I--т  -1--1-г   -1--1-т- -Л Л-л. л л АЛ. A, . Д лЛ. Л /V 110 120 13о" Фнг. 2.15. Саектр поглощения водяного пара [47].  500 1000 1500 2000 2500 ЗООО 3500 4000 "Д500" S000 5500 58Q0 А,(cm } Фиг. 2.16. Спектр поглощения углекислого газа [Щ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 [ 16 ] 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 |