Источники и приёмники Излучения (1059978), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Пусть излучение падает из среды Рис. 2.!. Отражение излучения от границы равд а С ПОКазаТЕЛЕМ ПРЕЛОМЛЕНИЯ Пд В СРЕДУ диу„ср,д с показателем преломления п, под углом «р, к нормали ОУ (рис. 2.1). Отраженный луч расположен симметрично падающему и образует с нормалью угол, соответствующий углу падения «р,. Луч, прошедший через границу раздела двух сред, лежит в той же плоскости, что и падающий, но его угол распространения относительно нормали к поверхности ф, в соответствии с законом Снелиуса или законом синусов, можно определить из соотношения пд 5!и фд = пз здп фз. Чтобы оценить энергетические характзристики разделенных потоков излучения, необходимо учитывать поляризационную структуру падающего потока излучения.
В любом случае его можно разделить на две компоненты, которые различаются тем, что электрический вектор Ер для одной совершает колебания в плоскости падения — плоскости чертежа, а для другой компоненты колебания Е, электрического вектора перпендикулярны к нему. К о э фф и ц и е н т ы о т р а ж е н и я каждой из компонент определяются формулами Френеля, в частности, для луча с колебаниями в плоскости падения рр — (й ( р.
— ф.)/(а (ф + ф.). (2.4) Для луча с колебаниями, перпендикулярными к плоскости падения, р, = 5(пв («р, — «р,)/яп' («р, + «р„). (2.5) В случае нормального падения излучения на границу раздела двух сред эти выражения упрощаются и приводятся к виду р = (пв — пд)в/(пв + п,)в. При анализе этих формул можно получить важные для практических расчетов следствия. Прежде всего для случая, когда и, > ) пз, определяется угол фве полного внутреннего отражения «р„а мм агсяп (и,/пд). При наклонном падении излучения на плоскую границу про- исходит достаточно детерминированное искажение состояния поля- 44 ризацни потока излучения, В случае па- р,д ДЕННИ ЕСТЕСтВЕИНОГО СВЕта, У КптОРОГО )и мощность обеих составляющих одинако- й ва, отраженный поток будет характери- й зоваться определенной степенью поляри- 07 зацин.
На основании формул Френеля йу можно получить выражение для степени йу поляризации отраженного потока йв й! +. = Рз+Рр '( ) *( + ) Р М га Уа ЗП И И га ар, д з где а = [()I р'+«ге+ р)/2~'~; Ь = [[)/ рв+«гв — р)/21П Если проанализировать выражения (2.6) и (2.7), то можно отметить, что хотя и существует значительная разница между !у з з ДЛЯ ПРОХОДЯЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ СТЕПЕНЬ ри . 2.2. Зависимости козфполяризации определена выражением фициента отражения р и степени поляризации р отраженр (т) — — в р ! — с«ж (фд — Ч'з) ного пучка от угла падения ф: тз + чр ! + сове (фд — фз) д — злектркчсскве колебзняя перпендикулярны плсскосзв ИЗ ВНВЛИЗВ ВЫРВЖЕНИЯ (2.4) МОЖНО пздеввя «з-комноневтвд; д— зстестзенмыя свет: а — злек- ЗаКЛЮЧИтЬ, Чта ДЛЯ СЛУЧаЯ, КОГДа фд + трмчнкве колебзняя параллель+ ф = 9(!", Коэффициент пула!кения кы плоскости надеин» «р-комп .
3 кента!; Š— степень палярнзаРр = О. ЭтОт момент хаРактеРНВУется квя отраженного пучка появлением полностью поляризованного излучения из естественного света. Соответствующий угол падения «ра — угол Брюстера — зависит от относительной величины коэффициента преломления второй среды «рн = Вгс(д (н,/и,). На рис. 2.2 приведена зависимость коэффициента отражения р и степени поляризации р отраженного пучка от угла падения «р на поверхность стекла (и = 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 6 = и -(- /н, и коэффициенты отражения ортогональиых компонент падающего потока излучения будут равны л', сов' ф, + (п! + нВ (а' + Ь') — 2л, сов«р, (лда — нзЬ) . п', соз' «р, + (лз + нВ (аз + Ь') + 2п, сов «р, (лза — к,Ь) ' л', (а' + Ь') + (л', + н,') сов' ф, — 2л, сов ф, (пза + н,Ь) л" ,(а' + Ьз) -1- (лз -(- н',) сов' «Р, + 2л сов «Рд (л,а + к,Ь) ' б/1//и бб!П' и) ///и Гбаб и ЧО и 7б Ча бб ба у, и 7о чб бб бб а,' Рис. 2.6.
Индикатриса отражения шлифованной порошком )Ч)7 стеклян" ной пластинки ори различных углах падения излучения для длин волн Лг = О,й мкм (о) и Лз = 1,0 мкм (б) зависит от длины волны падающего излучения. Значение этого угла можно найти из соотношения 2/т соз ф = Х/й, где й — среднее значение шероховатости от дна впадин до вершин выступа; ф — угол падения излучения на макроповерхность; й— постоянная величина, зависящая от материала н вида обработки, обычно й = 2 —: 3. Теоретический анализ, начатый в свое время Релеем, получивший хорошее экспериментальное подтверждение, показал, что интенсивность зеркальной компоненты 1, может быть выражена соотношением 1, = р1зехр ~ — зс —,соз гр/, з й з где 1, и 1, — 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 а„!б г/см гч,'см/лм б2 Х бб бб ,б бб 7Ч 72 йб /б ,б /б /Ч /г /б б б,б б Ч 2 -чб;та-70-тб б гб 2бз;с Рис. 2.7. Зависимость толщины слоя осажденной воды насыщенного пара от температуры и абсолютная влажность воздуха на уровне моря Поглощение обусловлено главным образом присутствием в атмосфере молекул воды (Н,О), углекислого газа (СО,) и озона (О,). Газы, в основном составляющие атмо- ру — азот ()х)з), кислород (О,) и аргон ( г), дают лишь слабые полосы поглощения в инфракрасной области спектра. В большинстве практических случаев их можно считать полностью прозрачными.
Пары воды (Н,О) являются наиболее г оглощающей 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 вл ажн о ст ь — масса воды в граммах на 1 ем' объема воздуха, содержащего пары воды, при определенных температуре и давлении. Более удобной мерой служит о т н о с и- тельная 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 непосредствеяяо количество поглотителя на длине данной трассы. Мерой, определяющей суммарное поглощение на трассе, выступает к о л ячество 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 ш' (см/км). Величина ш' связана с плотностью жидкой воды р, относительной влажностью / и абсолютной влажностью насыщенных паров а„соотношением ш' = а„//р.
Поскольку плотность воды примерно постоянна и равна 1 г/см', то ш' = 10за„/(см/км). Полное количество осажденной воды на трассе выражается в сантиметрах. Если абсолютная и относительная влажность на трассе постоянны,'то значение а получают умножением ш' (см/км) на длину трассы 1., (км). Для нахождения абсолютной влажности насыщенного пара можно воспользоваться рис. 2.7. В общем случае с увеличением высоты изменяютсн н температура, н относительная влажность. Однако в ряде случаев можно оценить изменение влажности с высотой, используя простое эмпирическое выражение а .—,1,109,1О (28! О,О где а„— влажногггь на высо.е Н, км; 0,77 а — влажность нз уровне моря.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
