Главная - Астрофизика - Ослабление света при прохождении сквозь вещество


Ослабление света при прохождении сквозь вещество
Наука - Астрофизика

Поглощающие свойства среды принято характеризовать оптической толщиной t, под которой понимается натуральный логарифм отношения светового потока до прохождения через рассматриваемый слой и после прохождения сквозь него:

(Десятичный логарифм того же отношения, т.е.  называют оптической плотностью.) Из этого определения следует, что после прохождения слоя с оптической толщиной t

световой поток, а также интенсивность I  уменьшаются в et раз, т.е.

где е = 2,718...- основание натуральных логарифмов. В частности, если измерять

ослабление света в звездных величинах, то, сравнивая выражения (7.8) и (7.20),

получаем ослабление света, выраженное в звездных величинах:

Оптическая толщина нескольких параллельных слоев равна сумме их оптических толщин. Действительно, если имеется, например, два параллельных слоя с оптическими толщинами t 1 и t 2, причем первый из потока F0 пропускает F1 , а второй из F1 - его часть F2 , то согласно определению

и

В результате последовательного прохождения сквозь оба слоя поток F0 уменьшается до величины F2 , так что общая оптическая толщина обоих слоев равна

То же самое легко доказать и для нескольких слоев. Как частный случай, отсюда следует, что для однородной среды, которую, очевидно, можно разбить на множество одинаковых слоев, оптическая толщина пропорциональна геометрической толщине.

Как видно из формулы (7.22), при прохождении сквозь слой с оптической толщиной t = 1 свет ослабляется в е = 2,718 раз. При t , заметно большем 1, слой

становится сильно непрозрачным (оптически толстым). Так, например, слой с t  = 3

пропускает лишь 5% падающего на него света.

Слой, оптическая толщина которого t < 1, называется оптически тонким. Разлагая в ряд правую часть формулы (7.22), получаем для малых t

откуда следует, что оптическая толщина тонкого слоя равна относительному уменьшению интенсивности проходящего сквозь него излучения, т.е.

С другой стороны, для поглощенной энергии пропорциональна массе q, приходящейся на 1 см2 поверхности поглощающего слоя. Если оптической толщине t соответствует геометрическая l, то

где k - коэффициент поглощения, рассчитанный на 1 г вещества, r - плотность. Коэффициент поглощения можно рассматривать как оптическую толщину такого слоя

вещества, на каждый квадратный сантиметр которого приходится масса в 1 г. Действительно,

Заметим, что выражение t = k r l(7.29)

часто рассматривают как определение оптической толщины.

Из формулы (7.20) следует, что оптическая толщина является величиной безразмерной. Следовательно, коэффициент поглощения k  в формуле (7.29) имеет размерность cм2/г. Чтобы выяснить физический смысл этого результата, примем за единицу массы массу одной частицы (или отдельного атома) поглощающего вещества. Тогда масса q численно равна количеству атомов в столбике вещества сечением в 1 см2 и длиной l. Если обозначить через п см - 2 число частиц в 1 см3 (концентрацию), то

Q = п times; l и

где kа  - коэффициент поглощения, рассчитанный на один атом.

Как видно из этой формулы, коэффициент поглощения, рассчитанный на одну частицу, имеет размерность площади. Если бы поглощающее действие атома можно было рассматривать как геометрическое экранирование проходящего излучения, то kа было бы площадью экранчика, действие которого эквивалентно поглощению излучения одной частицей. Возьмем теперь слой вещества такой толщины l, чтобы t  = 1.

Тогда площадь всех #8220;экранчиков #8221;, проектирующихся на каждый квадратный сантиметр поверхности этого слоя, будет равна 1 см2. Предположим, что такое поглощение вызывается экранирующим действием частиц (например, пылинок) с площадью поперечного сечения 10-8 см2. Тогда сразу получаем, что в столбе сечением в 1

см2 на луче зрения находится 108 таких пылинок. Если известна к тому же геометрическая толщина поглощающего слоя, то можно найти концентрацию частиц п в 1 см3.

Это представление аналогично понятию эффективного сечения, рассмотренному в sect;

104. Оно также может быть использовано для нахождения количества поглощающих

атомов. Однако следует иметь в виду, что в этом случае аналогия с #8220;экранчиками #8221; лишена физического смысла, ибо поглощающие свойства атомов определяются внутренней их энергией. Для сравнения укажем, что коэффициент поглощения kа , например, атома водорода, находящегося в основном состоянии в условиях атмосферы звезды, составляет около 10-13 см2 причем это поглощение происходит в узкой области спектра, называемой спектральной линией. В непрерывном спектре

поглощение на 4 порядка меньше.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Планеты соседи:

Нептун. Общие сведения

News image

Нептун - восьмая по счету планета Солнечной системы. Средняя удаленность Не...

Фотосфера

News image

Видимая поверхность Солнца. Достигая толщины около 0,001 RD (200-300 км), пл...

Меркурий. Исследование планеты

News image

Небольшая величина Меркурия и его постоянная близость к Солнцу делают эт...

Венера. Общие сведения

News image

Венера, вторая по счету планета Солнечной системы. Она имеет такой же...

В космосе...

Мой взгляд на космические журналы. Космонавт У Цзе о «Н

News image

Уже достаточно давно у меня сформировалось определенное отношение к космическим журналам. В 1997 г. я приехал учиться в российский Центр по...

Cуборбитальные полеты за 95 тысяч долларов

News image

Американская туристическая компания RocketShip Tours объявила первые тарифы на суборбитальные туристические полеты, сообщается в пресс-релизе на ее официальном сайте. В ка...

Endeavour: пристыковка к МКС и «первый» выход в открыты

News image

Как сообщает NASA, в ночь на понедельник по московскому времени космический челнок Endeavour со 126-й (STS-126) экспедицией на борту успешно пр...

В поисках космических наноалмазов

News image

Необычная углеродная структура может объяснить, почему астрономы встречали так мало алмазной пыли во вселенной. С 1980 исследователи озабочены происхождением 'наноалмазов', кр...

Авторизация



Новости космонавтики:

Сервера купить в Украине: советы специал

News image

Интерфейс панели управления хостингом является важным аспектом выбора компании. Тем не менее, многие хостеры предоставляют только один вариант такой панели. Тем не менее, всегда существуют ...

В чому особливість хімчистки Львів (Чист

News image

Дотримання чистоти у своєму будинку відіграє надзвичайно високу роль, але не завжди просто є час на проведення прибирання. У свою чергу, в офісах прибирання відіграє ...

Відпочинок у горах та особливості відпус

News image

Непросто відшукати в Україні місце, яке за своїми особливостями нагадувало б прекрасні і насичені чистим повітрям Карпати. Українські Карпати приваблюють до себе гостей з усієї ...

Подобрать dedicated хостинг: рекомендаци

News image

Хостеры достаточно часто дают собственным клиентам всего один вариант панели управления. Тем не менее, всегда доступны варианты, у которых есть сразу несколько интерфейсов. Что подобрать ...