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:

Хромосфера

News image

Обширная и очень яркая вспышка на Солнце, наблюдавшаяся 9 марта 19...

Меркурий. Строение планеты

News image

С помощью Маринера-10 у Меркурия была обнаружена атмосфера. Дл...

Строение Солнца

News image

ЯДРО - где температура в центре равна 27 м...

Солнечная атмосфера

News image

Вся солнечная атмосфера постоянно колеблется. В ней распространяются как ...

В космосе...

NASA отложило на два года запуск нового марсохода

News image

Национальное аэрокосмическое агентство США (NASA) приняло решение отложить до 2011 года запуск марсохода нового поколения Mars Science Laboratory, сообщается на оф...

Ремонт телескопа Хаббл намечен на 12 мая

News image

Назначено время старта ремонтной миссии к находящемуся в аварийном состоянии телескопу Хаббл . 12 мая с мыса Канаверал в шт...

Как бы далеко ни уходили от Земли

News image

12 апреля 1961 года в 9 часов 07 минут по московскому времени в Советском Союзе был дан старт космическому кораблю «В...

NASA провело испытания новых лунных роботов

News image

NASA провело испытания своих новых лунных роботов. Тесты проводились со второго по тринадцатое июня в Мозес-Лейк (Moses Lake) в штате Ва...

Авторизация



Новости космонавтики:

Узбекские песни

Узбекские песни

Скачать музыку

News image

Усиливает эффект лекарств Ученые установили что люди, которые страдают высоким артериальным давлением, должны слушать музыку, после того как принимают лекарства, это дает возможность усиливать воздействие препаратов. ...

Такси минивэны

News image

Минивэн это отличная вместительная машина, если сравнивать с легковым седаном либо универсалом. Благодаря крупным размерам, примерно 5-ть метро в длину, внутри кузова пассажиры могут разместиться с ко...

Скачать песню бесплатно

News image

Современная классическая музыка – наверное, такое сочетание слов для вас звучит странно. Но в любом случае не стоит её отрицать. У большинства людей появляется сочетание, ...