Показатель ослабления

Шаблон:Физическая величина Показа́тель ослабле́ния (показатель экстинкции) — величина, обратная расстоянию, на котором поток излучения, образующего параллельный пучок, уменьшается за счет поглощения и рассеяния в среде в некоторое заранее оговоренное число раз. В принципиальном плане степень ослабления потока излучения в данном определении можно выбирать любой, однако в научно-технической, справочной и нормативной литературе и в целом на практике используются два значения степени ослабления: одно, равное 10, и другое — числу е. В общем случае показатель ослабления равен сумме показателя поглощения и показателя рассеяния.

Десятичный показатель ослабления

Если в определении показателя ослабления степень ослабления выбрана равной 10, то получающийся в результате показатель ослабления $\mu$ называют десятичным. В этом случае расчет производится по формуле:

$\mu =\frac{1}{l}{\log }_{10}\left(\frac{{\mathrm{\Phi }}_0}{\mathrm{\Phi }(l)}\right),$

где ${\mathrm{\Phi }}_0$ — поток излучения на входе в среду, $\mathrm{\Phi }(l)$ — поток излучения после прохождения им в среде расстояния $l$.

Соответственно выражение для $\mathrm{\Phi }(l)$ в таком случае принимает вид:

$\mathrm{\Phi }(l)={\mathrm{\Phi }}_{0}10^{-\mu l}.$

В дифференциальной форме его можно записать так:

$d\mathrm{\Phi }=-\ln (10)\mu \mathrm{\Phi }(l)dl.$

Здесь $d\mathrm{\Phi }$ — изменение потока излучения после прохождения им слоя среды с малой толщиной $dl$.

Десятичный показатель ослабления удобно использовать при выполнении оптотехнических расчетов, в частности, для определения коэффициентов пропускания оптических систем. Именно такая форма показателя ослабления используется в справочной литературе, касающейся свойств бесцветных оптических стекол.

Натуральный показатель ослабления

При использовании в определении показателя ослабления числа е получают показатель ослабления ${\mu }^{\prime }$, называемый натуральным. Расчет при этом производится в соответствии с формулой:

${\mu }^{\prime }=\frac{1}{l}\ln \left(\frac{{\mathrm{\Phi }}_0}{\mathrm{\Phi }(l)}\right).$

Натуральный и десятичный показатели поглощения связаны друг с другом соотношением ${\mu }^{\prime }=\ln (10)\mu$ или приближенно ${\mu }^{\prime }\approx 2.303\mu$. С участием натурального показателя выражение для $\mathrm{\Phi }(l)$ принимает вид:

$\mathrm{\Phi }(l)={\mathrm{\Phi }}_0{e}^{-{\mu }^{\prime }l}.$

Его вид в дифференциальной форме таков:

$d\mathrm{\Phi }=-{\mu }^{\prime }\mathrm{\Phi }(l)dl.$

Уравнения с участием натурального показателя ослабления имеют более компактный вид, чем в случае использования десятичного показателя поглощения, и не содержат имеющего искусственное происхождение множителя ln(10). Поэтому в научных исследованиях фундаментального характера чаще предпочитают использовать натуральный показатель ослабления.

Единицы измерения

В рамках Международной системы единиц (СИ) выбор единиц измерения определяется соображениями удобства и сложившимися традициями. Наиболее широко используются обратные сантиметры (см⁻¹) и обратные метры (м⁻¹).

После создания оптических материалов с экстремально низким потерями и последовавшего вслед за этим развитием волоконной оптики в качестве единицы измерения показателя ослабления стали использовать дБ/км (dB/km). В этом случае расчет значений показателя ослабления производится по формуле:

$\mu [dB/km]=\frac{10}{l}{\log }_{10}\left(\frac{{\mathrm{\Phi }}_0}{\mathrm{\Phi }(l)}\right),$

где $l$ выражается в км.

Таким образом, дБ/км является в 10⁶ раз более мелкой единицей, чем см⁻¹. Соответственно, если показатель ослабления материала равен 1 дБ/км, то это означает, что его десятичный показатель ослабления равен 10⁻⁶ см⁻¹.

Об особенностях терминологии

Наличие близких по звучанию терминов приводит к широко распространенным неточностям и ошибкам в их употреблении и возникающим вследствие этого недоразумениям. Наиболее часто происходит смешение понятий в таких парах различных по смыслу терминов:

• Показатель поглощения и показатель ослабления
• Показатель поглощения и коэффициент поглощения
• Показатель ослабления и коэффициент ослабления
• Десятичные показатели поглощения и ослабления и их натуральные аналоги

Ситуация усугубляется различиями в терминологии, используемой в русско- и англоязычной литературе. В частности, недоразумения происходят из-за того, что в русском языке эквивалентом для «Attenuation coefficient» является не созвучный ему «Коэффициент ослабления», а «Показатель ослабления». Аналогично, эквивалентом английского «Absorption coefficient» является не Коэффициент поглощения, а термин «Показатель поглощения».

См. также

• Показатель поглощения
• Показатель рассеяния
• Коэффициент ослабления
• Закон Бугера — Ламберта — Бера

Литература

• Шаблон:Книга

• Шаблон:Книга

• Шаблон:Книга

• Шаблон:Книга

• Шаблон:Книга