Источники и приемники излучения - Ишанин Г.Г.
ISBN 5-7325-0164-9
Скачать (прямая ссылка):
Рр = tg2 (Ф1 — Ф!^2 (фа + фа). (2.4)
Для луча с колебаниями, перпендикулярными к плоскости падения,
ps = sina (фл — фа)/5та (фл + фа). (2.5)
В случае нормального падения излучения на границу раздела двух сред эти выражения упрощаются и приводятся к виду
Ро = («а — лО*/(л« + "i)2-
При анализе этих формул можно получить важные для практических расчетов следствия. Прежде всего для случая, когда пг >
> п2, определяется угол фп0 полного внутреннего отражения
Ф„0 = arcsin (fta/fti).
При наклонном падении излучения на плоскую границу происходит достаточно детерминированное искажение состояния поля-
44
Рис. 2.1. Отражение излучения от границы раздела двух сред
I
ризации потока излучения. В случае падения естественного света, у которого мощность обеих составляющих одинакова, отраженный поток будет характеризоваться определенной степенью поляризации. На основании формул Френеля можно получить выражение для степени поляризации отраженного потока
Ps Рр
Р (Р) =
Р,Р
___ cos* (q>! -
Ps + Рр фг) — cos2 (ф! + ф2)
Рис. 2.2. Зависимости коэффициента отражения р и степени поляризации р отраженного пучка от угла падения ф:
/ — электрические колебания перпендикулярны плоскости падения (s-компонента); 2 — естественный свет; 3 — электрические колебания параллель-ны плоскости падения (р-компо-нента); 4 — степень поляризации отраженного пучка
COS2 (ф, — ф2) + COS* (ф! + ф2)
Для проходящего излучения степень поляризации определена выражением
п 1т) = %а~~Хр = 1 — cos2 (Ф1 — Фа)
Р ’ ts + тр 1 + cos* (ф! — ф2)
Из анализа выражения (2.4) можно заключить, что для случая, когда фг +
+ Ф2 — 90°, коэффициент отражения рр = 0. Этот момент характеризуется появлением полностью поляризованного
излучения из естественного света. Соответствующий угол падения фБ — угол Брюстера — зависит от относительной величины коэффициента преломления второй среды
ФБ = arctg (njrij).
На рис. 2.2 приведена зависимость коэффициента отражения р и степени поляризации р отраженного пучка от угла падения ф на поверхность стекла (п — 1,52).
Для случая, когда границей раздела служит поверхность поглощающего вещества, выражения для коэффициентов отражения существенно усложняются. Параметры поглощающей среды задаются в виде комплексного коэффициента преломления Я == п + /х, и коэффициенты отражения ортогональных компонент падающего потока излучения будут равны
_ п\ cos2 ф! + (п\ -(- и|) (а2 + ft2) — 2пг cos ф] (п.,а — ’ЛгЬ)
Р* /if cos2 ф, 4 (я! 4 х1) (я2 4 *2) + 2«1 cos ф, (я2а — х26) п\ (а2 4 fe2) 4 (ytj 4 xj) cos2 фх — 2nx cos ф, (п2а 4 x2b) n\ (а2 4 b'2) 4 (пг 4 xl) cos2 ф1 4 2«i cos [n2a 4 x26)
(2.6)
(2.7)
где
P
Если
отметить,
a~[(V^+7 + p)l2)m: Ь = [(VfT? - p)l 2Г;
(-ЭпНЬ)*-
проанализировать выражения (2.6) и (2.7),
и (2.'/), то можно что хотя и существует значительная разница между
Рис. 2.6. Индикатриса отражения шлифованной порошком М7 стеклянной пластинки при различных углах падения излучения для длин волн — 0,5 мкм (а) и — 1,0 мкм (б)
зависит от длины волны падающего излучения. Значение этого угла можно найти из соотношения
2h cos ф = X/k,
где h — среднее значение шероховатости от дна впадин до вершин выступа; ф — угол падения излучения на макроповерхность; k — постоянная величина, зависящая от материала и вида обработки, обычно k ---- 23.
Теоретический анализ, начатый в свое время Релеем, получивший хорошее экспериментальное подтверждение, показал, что интенсивность зеркальной компоненты /3 может быть выражена соотношением
А2
/3 = р/„ ехр (— я2 -jjy- cos2 ф) ,
где /0 и /3 — интенсивности падающего и отраженного потоков излучения; р — эффективный коэффициент отражения от материала поверхности при данном ее состоянии; значение р всегда меньше коэффициента отражения от полированной поверхности из того же материала.
§ 2.2. Прохождение излучения через атмосферу
Излучение, проходя через атмосферу, ослабляется вследствие поглощения и рассеивания молекулами различных газов, скоплениями молекул (аэрозоли), дымкой, туманом, дождем, снегом. 48
Поглощение обусловлено главным образом присутствием в атмосфере молекул воды (Н20), углекислого газа (С02) и озона (03). Газы, в основном составляющие атмосферу — азот (Na), кислород (02) и аргон (Аг), дают лишь слабые полосы поглощения в инфракрасной области спектра.
В большинстве практических случаев их можно считать полностью прозрачными.
Пары воды (Н20) являются наиболее поглощающей примесью в составе атмосферы.
В зависимости от температуры, давления, высоты, времени года и географического положения содержание воды может изменяться в очень широких пределах.
Основной мерой концентрации паров воды является абсолютная влажность — масса воды в граммах на 1 см3 объема воздуха, содержащего пары воды, при определенных температуре и давлении.
Более удобной мерой служит относительная влажность, представляющая собой отношение абсолютной влажности в определенных условиях к абсолютной влажности в этих же условиях при насыщении объема. Абсолютная и относительная влажность -не определяют непосредственно количество поглотителя на длине данной трассы. Мерой, определяющей суммарное поглощение на трассе, выступает количество осажденной воды, которое можно найти по относительной влажности и длине трассы. Количество осажденной воды характеризуется толщиной слоя жидкости, образовавшейся при конденсации паров в цилиндре, длина которого равна длине трассы. Удобной характеристикой влажности атмосферы становится приведенная толщина слоя осажденной воды на километр трассы со' (см/км).
