Оптическая толщина

Опти́ческая толщина́ (оптическая толща, оптическая глубина, τ) среды — безразмерная величина, которая характеризует ослабление оптического излучения в среде за счёт его поглощения и рассеяния.

Поглощение излучения в среде

Является одним из важнейших понятий в астрофизике и физике атмосферы.

ОпределениеПравить

Оптическая толщина   определяется как:

 
где   — интенсивность излучения входящего в среду;
  — интенсивность излучения выходящего из среды;
  — прозрачность среды.

Или  

Поэтому оптическая толщина для однородной поглощающей среды толщиной   связана с показателем ослабления  , исходя из закона Бугера — Ламберта — Бера как:

 
 

Для оптически неоднородной среды, где показатель ослабления является функций от координаты   с линейной толщиной   соотношение принимает вид[1]:

 

Таким образом, при прохождении излучения через слой среды с оптической толщиной   интенсивность излучения на выходе из среды уменьшается в   раз.

В общем случае τ есть функция частоты излучения.

В фотографии для количественной характеристики поглощения света в экспонированных, проявленных фотоматериалах используется оптическая плотность   — десятичный логарифм от отношения интенсивностей входящего и выходящего световых потоков[2]:

 

Связь между оптической толщиной и оптической плотностью:

 

ПрименениеПравить

Понятие оптической толщины широко используется для описания процессов поглощения и рассеяния в теории переноса излучения, например, в звёздных атмосферах и недрах звёзд, атмосфере Земли, прозрачности природных вод и т. д.

ПримерыПравить

Оптические толщины некоторых объектов (для длины волны λ=550 нм) приведены в таблице[1].

Среда Оптическая толщина Среда Оптическая толщина
Безоблачная атмосфера ~0,3 Солнечная фотосфера >1
Облака над сушей ~30 Солнечная хромосфера ~1
Облака над океаном ~20 Солнечная корона ~10−6

ПримечанияПравить

  1. 1 2 Шифрин К. С. Оптическая толщина // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. Магнитоплазменный компрессор — Пойнтинга теорема. — С. 443. — 672 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-019-3.
  2. Капорский Л. Н. Оптическая плотность // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. Магнитоплазменный компрессор — Пойнтинга теорема. — С. 441. — 672 с. — 48 000 экз. — ISBN 5-85270-019-3.

СсылкиПравить

См. такжеПравить