Как найти плотность оптической среды - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Поглощающие
свойства среды описываются такими
характеристиками, как:

интенсивность
прошедшего светового потока I,
относительная
интенсивность или пропускание Т
=

,
где

— интенсивность исходного светового
потока;
мольный коэффициент
светопоглощения (
)
оптическая
плотность или абсорбционность (D
или А).

Под оптической
плотностью (абсорбционностью) понимают
показатель относительной интенсивности
света,
который рассчитывается по формуле (8.8)

А = — log
T
или А
= — log

(8.8)

Экспериментальное
изучение поглощающих свойств среды
показало, что он напрямую зависит от
толщины
поглощающего слоя
l,
молярной
концентрации
центров
поглощения
(центров окраски) С
и индивидуальных
свойств самого вещества,
которые характеризует мольный коэффициент
светопоглощения

.
Мольным
коэффициентом светопоглощения

называют
оптическую плотность вещества с
концентрацией 1моль/л при толщине
поглощающего слоя
l
= 1см.

Опытным путем было
установлено, что поглощающие
свойства среды для данной длины волны

прямо пропорциональны толщине слоя и
концентрации вещества.
Эти закономерности в классической
оптике известны как законы светопоглощения
(1-й и 2-й законы фотометрии).

1-й закон
фотометрии. Каждый
тонкий слой постоянной толщины внутри
однородной среды поглощает одинаковую
долю падающего на него светового потока.

2-й закон
фотометрии. Доля
светового потока, поглощенная данным
тонким слоем внутри однородной среды,
пропорциональна числу светопоглощающих
частиц в единице объема, т.е. концентрации
центров поглощения.

Эти законы впервые
сформулированы в 1729 г. физиком П. Бугером
применительно к поглощению света
атмосферой и цветными стеклами. Позднее,
в 1760 г., И. Ламберт дал математическую
интерпретацию, а в 1852 г. А. Бер и Ф. Бернард
независимо друг от друга подтвердили
их справедливость для окрашенных
растворов, выведя объединенный закон,
который получил название «Основного
закона
светопоглощения
Бугера –
Ламберта – Бера – Бернарда»
или закона
Бугера – Ламберта – Бера:

(8.9)

где I
— интенсивность монохроматического
излучения, прошедшего сквозь слой
вещества толщиной l
(см) и

— интенсивность исходного излучения, С
— молярная концентрация центров поглощения
(моль/л) и

(
)
— мольный коэффициент светопоглощения
при данной длине волны.

Согласно основному
закону светопоглощения, интенсивность
монохроматического излучения, прошедшего
через однородный поглощающий слой
уменьшается по экспоненциальному
закону.
Существует несколько вариантов его
формулировок. Так, с учетом определения
оптической плотности, получаем:

А = — log

(8.10)

Исходя из закона
Бугера – Ламберта– Бера, можно
сформулировать следствия, характеризующие
основные свойства оптической плотности.

Следствие 1.
Оптическая
плотность среды при постоянной толщине
слоя для монохроматического излучения
прямо пропорциональна концентрации
вещества

Следствие 2.
Оптическая
плотность среды при постоянной
концентрации веществ для монохроматического
излучения прямо пропорциональна толщине
поглощающего слоя.

Следствие 3
или закон
аддитивности (основное
свойство оптической плотности).

Оптическая
плотность среды равна сумме оптических
плотностей всех ее компонентов.

А
=

(8.11)

где А
– оптическая плотность среды при данной
длине волны;

— оптическая плотность отдельного
компонента, например, растворителя.

Следствие 4.
Различие оптических плотностей веществ,
при равных значениях толщины слоя и
концентрации, определяется поглощающими
свойствами самих веществ (их
мольными коэффициентами светопоглощения).

8.4.2 Измерение
поглощения света.

При прохождении
белого света через окрашенные среды
(растворы, полимерные материалы, пленки
или стекла) меняются его свойства. Если
концентрация вещества мала, то наблюдается
только изменение цветности луча и
интенсивности излучения (поглощение
света). Чтобы
оценить влияние свойств поглощающей
среды на характер излучения необходимо:

во-первых –
определить, как взаимосвязаны между
собой концентрация поглощающих центров
и изменение интенсивности светового
потока;

во-вторых
– какова зависимость изменения
интенсивности света при постоянных
свойствах среды от длины волны излучения;

в-третьих
– с помощью каких оптических параметров
и как можно охарактеризовать поглощающие
свойства среды.

Для решения этих
задач применяются различные модели
устройств, позволяющих измерять
оптическую плотность среды в
монохроматическом свете – фотоколориметры
и спектрофотометры. По конструкции они
бывают однолучевыми (например,
электроколориметр КФК; спектрофотометр
СФ-46) и двухлучевыми с автокомпенсацией
поглощения растворителя (ФЭК —
фотоэлектроколориметр). Внешний вид
этих приборов представлен на рисунках
8.32 – 8.34. Для получения монохроматического
излучения в ФЭКах применяют специальные
устройства, называемые светофильтрами.
Под светофильтром
понимают стеклянное или пластиковое
приспособление с высоким избирательным
пропусканием, которое позволяет выделять
узкую область видимого
спектра.
В спектрофотометрах для этой цели
применяют более точные устройства,
называемые монохроматорами.
В монохроматорах с помощью призм или
дифракционных решеток белое излучение
разлагается в непрерывный спектр, из
которого щелью вырезается узкий
монохроматический участок спектра.

Рисунок 8.32.
Внешний вид двухлучевого фотоколориметра
типа ФЭК-56М.

1 и 2 – кюветы с
раствором сравнения (холостая проба);

3 – кювета с
анализируемым раствором; 4 и 5 – левый
и правый

компенсационные
барабаны со шкалами пропускания и
оптической

плотности; 6 –
шторка для защиты фотоэлемента от
попадания света;

7 – миллиамперметр
с центральным нулем для контроля
компенсации

фототоков; 8 –
рукоятка перемещения кювет 2
и 3.

(слева расположены
также рукоятки для смены светофильтров;
настройки

чувствительности
и положения нуля)

Рисунок 8.33 Внешний
вид однолучевого фотоколориметра типа
КФК-2.

1 – микроамперметр;
2 – кюветный отсек; 3 – тумблер включения
питания;

4 – рукоятка
настройки чувствительности «грубо» и
«точно»;

5 – переключатель
фотоприемников; 6 – ручка смены кювет;

7 – переключатель
светофильтров для выбора рабочего
диапазона;

8 – источник
освещения (лампы).

Рисунок 8.34.
Внешний вид однолучевого спектрофотометра
СФ-46

1 – блок монохроматора;
2 – микропроцессорная система (МПС); 3 –
кюветное

отделение; 4 –
рычаг для смены источника излучения; 5
– блок осветителей;

6 – рукоятка смены
фотоэлементов; 7 – камера с фотоприемниками;

8 – рукоятка
компенсации темнового тока; 9 –
переключатель шторок;

10 – рукоятка
перемещения каретки с кюветами; 11 –
переключатель щели;

12 – индикаторная
лампа; 13 – рукоятка установки длин волн;

14 – шкала для
отсчета длин волн.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Оптическая плотность

Оптическая плотность: D, мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей. Равна десятичному логарифму отношения потока излучения (См. Поток излучения) F₀, падающего на слой, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния потоку F, прошедшему через этот слой: D = lg (F₀/F), иначе, О. п. есть логарифм величины, обратной Пропускания коэффициенту слоя вещества: D = lg (1/τ). (В определении используемой иногда натуральной О. п. десятичный логарифм lg заменяется натуральным ln.) Понятие О. п. введено Р. Бунзеном; оно привлекается для характеристики ослабления оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света) в слоях и плёнках различных веществ (красителей, растворов, окрашенных и молочных стекол и многое др.), в Светофильтрах и иных оптических изделиях. Особенно широко О. п. пользуются для количественной оценки проявленных фотографических слоев как в черно-белой, так и в цветной фотографии, где методы её измерения составляют содержание отдельной дисциплины — денситометрии (См. Денситометрия). Различают несколько типов О. п. в зависимости от характера падающего и способа измерения прошедшего потоков излучения (рис.).

О. п. зависит от набора частот ν (длин волн λ), характеризующего исходный поток; её значение для предельного случая одной единственной ν называется монохроматической О. п. Регулярная (рис., а) монохроматическая О. п. слоя нерассеивающей среды (без учёта поправок на отражение от передней и задней границ слоя) равна 0,4343 k_νl, где k_ν — натуральный Поглощения показатель среды, l — толщина слоя (k_νl = κcl — показатель в уравнении Бугера — Ламберта — Бера закона; если рассеянием в среде нельзя пренебречь, k_ν заменяется на натуральный Ослабления показатель). Для смеси нереагирующих веществ или совокупносги расположенных одна за другой сред О. п. этого типа аддитивна, т. е. равна сумме таких же О. п. отдельных веществ или отдельных сред соответственно. То же справедливо и для регулярной немонохроматической О. п. (излучение сложного спектрального состава) в случае сред с неселективным (не зависящим от ν) поглощением. Регулярная немонохроматич. О. п. совокупности сред с селективным поглощением меньше суммы О. п. этих сред. (О приборах для измерения О. п. см. в статьях Денситометр, Микрофотометр, Спектрозональная аэрофотосъёмка, Спектросенситометр, Спектрофотометр, Фотометр.)

Лит.: Гороховский Ю. Н., Левенберг Т. М., Общая сенситометрия. Теория и практика, М., 1963; Джеймс Т., Хиггинс Дж., Основы теории фотографического процесса, пер. с англ., М., 1954.

Л. Н. Капорский.

Типы оптической плотности слоя среды в зависимости от геометрии падающего и способа измерения прошедшего потока излучения (в принятой в СССР сенситометрической системе): а) регулярную оптическую плотность D_II определяют, направляя на слой по перпендикуляру к нему параллельный поток и измеряя только ту часть прошедшего потока, которая сохранила первоначальное направление; б) для определения интегральной оптической плотности D_ε перпендикулярно к слою направляется параллельный поток, измеряется весь прошедший поток; в) и г) два способа измерения, применяемые для определения двух типов диффузной оптической плотности D_≠ (падающий поток — идеально рассеянный). Разность D_II — D_ε служит мерой светорассеяния в измеряемом слое.

Полезное

Смотреть что такое «Оптическая плотность» в других словарях:

оптическая плотность — оптическая плотность: Мера почернения (окраски) фотографического слоя, равная десятичному логарифму обратной величины коэффициента пропускания или коэффициента отражения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ — мера непрозрачности вещества, равная десятичному логарифму отношения потока излучения Fо, падающего на слой вещества, к потоку прошедшего излучения F, ослабленного в результате поглощения и рассеяния: D=lg(Fо/F). Оптическая плотность логарифм… … Большой Энциклопедический словарь
ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ — (D), мера непрозрачности слоя в ва толщиной l для световых лучей; характеризует ослабление оптического излучения в слоях разл. в в (красителях, светофильтрах, р рах, газах и т. п.). Для неотражающего слоя О. п. равна: D = lgI0/I=kll, где I… … Физическая энциклопедия
Оптическая плотность — мера непрозрачности к. л. среды (напр., бумаги, пленки, оттиска на бумаге, фотоотпечатка), равная десятичному логарифму отношения падающего на среду потока излучения к потоку, прошедшему через эту среду, или, что то же, логарифму величины,… … Издательский словарь-справочник
Оптическая плотность — степень пропускания света для прозрачных объектов и отражения для непрозрачных. В полиграфии используется для качественной оценки издательских оригиналов, промежуточных изображений (фотоформ) и оттисков … Реклама и полиграфия
ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ — физ. характеристика и мера непрозрачности слоя вещества для прохождения световых лучей; равна десятичному логарифму отношения потока излучения (плоской монохроматической волны), падающего на слой вещества, к потоку прошедшего излучения,… … Большая политехническая энциклопедия
оптическая плотность — мера непрозрачности вещества, равная десятичному логарифму отношения потока излучения F0, падающего на слой вещества, к потоку прошедшего излучения F, ослабленного в результате поглощения и рассеяния: D = lg(F0/F). Оптическая плотность логарифм… … Энциклопедический словарь
Оптическая плотность — У этого термина существуют и другие значения, см. Плотность (значения). Оптическая плотность мера ослабления света прозрачными объектами (такими, как кристаллы, стекла, фотоплёнка) или отражения света непрозрачными объектами (такими, как… … Википедия
оптическая плотность — optical dense оптическая плотность. Определяемая уровнем поглощения света количественная характристика раствора, которая, в соответствии с законом Бира Ламберта, прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества, E=lgIo/I=kcb (где Io… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Оптическая плотность — 2.22. Оптическая плотность десятичный логарифм величины, обратной коэффициенту пропускания… Источник: Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров (утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 31.07.1991 N 5804 91) … Официальная терминология
оптическая плотность — optinis tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Į sugeriančiąją sistemą kritusios ir per ją perėjusios šviesos intensyvumų dalmens dešimtainis logaritmas, t. y. D(λ) = –lg(τ(λ)); čia τ(λ) – spektrinis praleidimo… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Источник

Enter the incident optical intensity and the transmitted optical intensity into the calculator to determine the optical density.

All Density Calculators
Absorbance to Transmittance Calculator
Light Intensity Calculator
Thin Lens Calculator
Flux Density Calculator
Optical Purity Calculator

Optical Density Formula

The following formula is used to calculate the optical density.

Where OD is the optical density
I₀ is the incident optical intensity (optical intensity hitting the material)
I is the transmitted optical intensity (optical intensity transmitted by the material/film.

To calculate optical density, take the log of the incident optical intensity divide by the transmitted optical intensity.

Optical Density Definition

An optical density is defined as the total optical attenuation per centimeter of material. Optical attenuation is the loss or amount of optical light that material retains as it travels over or through a medium.

How to calculate Optical Density?

Example Problem #1:

First, determine the incident optical intensity. For this problem, the incident optical intensity is measured as 1500 units.

Next, determine the transmitted optical intensity. This is measured to be 150 units.

Finally, calculate the optical density using the formula:

OD = log₁₀ (I₀ / I )

= log₁₀ (1500/ 150 )

= 1.

Example Problem #2:

In this next problem, the incident optical intensity is now 3000 units and the transmitted intensity is now 500 units.

Using the same formula as above:

OD = log₁₀ (3000/500)

= .7781

Источник

Плотность

Плотность — это интенсивность распределения одной величины по другой.

Термин объединяет несколько различных понятий, таких как: плотность вещества; оптическая плотность; плотность населения; плотность застройки; плотность огня и многие другие. Рассмотрим два понятия, касающихся неразрушающего контроля.

1. Плотность вещества.

В физике плотностью вещества называют массу этого вещества, содержащуюся в единице объёма при нормальных условиях. Тела одинакового объёма, изготовленные из различных веществ, обладают различной массой, что и характеризует их плотность. К примеру, два куба одинаковых размеров, изготовленные из чугуна и алюминия, будут отличаться весом и плотностью.

Чтобы вычислить плотность какого-либо тела, нужно точно определить его массу и разделить её на точный объём этого тела.

кг/м³
— Единицы измерения
плотности в международной
системе единиц (СИ)

г/см³
— Единицы измерения
плотности в системе СГС

Выведем формулу вычисления плотности.

Для примера определим плотность бетона. Возьмём бетонный кубик весом 2,3 кг со стороной 10 см. Подсчитаем объём кубика.

Подставляем данные в формулу.

Получаем плотность 2 300 кг/м³.

Бетонный куб со стороной 10 см

График зависимости плотности воды от температуры

От чего зависит плотность вещества

Плотность вещества зависит от температуры. Так в подавляющем большинстве случаев при снижении температуры плотность увеличивается. Исключение составляют вода, чугун, бронза и некоторые другие вещества, которые в определённом температурном диапазоне проявляют себя иначе. Вода, например, имеет максимальную плотность при 4 °C. При повышении или понижении температуры плотность будет уменьшатся.

Плотность вещества меняется и при изменении его агрегатного состояния. Она скачкообразно растёт при переходе вещества из газообразного в жидкое состояние, и далее — в твёрдое. Здесь также есть исключения: плотность воды, висмута, кремния и некоторых других веществ снижается при затвердевании.

Чем измеряется плотность вещества

Для измерения плотности различных веществ применяются специальные приборы и приспособления. Так, плотность жидкостей и концентрация растворов измеряется различными ареометрами. Несколько разновидностей пикнометров предназначены для измерения плотности твёрдых тел, жидкостей и газов.

Металлический пикнометр

2. Оптическая плотность.

В физике оптической плотностью называют способность прозрачных материалов поглощать свет, а непрозрачных — отражать его. Это понятие в большинстве случаев характеризует степень ослабления светового излучения при прохождении его через слои и плёнки различных веществ.

Оптическую плотность принято выражать десятичным логарифмом отношения падающего на объект потока излучения к потоку, прошедшему через объект или отражённому от него:

D = lg (F₀/F)

Оптическая плотность=логарифм (поток излучения, падающий на объект где D – оптическая плотность; F₀ – поток излучения, падающий на объект; F – поток излучения, прошедший через объект или отражённый от него).

В радиографическом методе контроля оптическая плотность является одним из основных параметров, определяющих пригодность снимков для их расшифровки. Допустимые значения этого параметра обусловлены требованиями ГОСТ 7512-82 (раздел 6 – расшифровка снимков).

Оптическая плотность измеряется в Беллах, сокращённое обозначение — «Б». Для измерения оптической плотности используется денситометр. Прибор сравнивает яркость негатоскопа и яркость точки на плёнке. По этим двум значениям прибор определяет оптическую плотность. Чем выше плотность, тем темнее изображение.

Денситометр ДП 5004

Нашли ошибку в тексте? Выделите её и нажмите Ctrl + Enter, чтобы помочь нам её исправить.

Источник