Прозрачность среды

Бабочка с прозрачными крыльями.

Прозра́чность среды́ — отношение величины потока излучения, прошедшего через слой среды единичной толщины к величине падающего потока (без учёта эффектов рассеяния света и влияния эффектов на поверхностях раздела).

Физические механизмы, определяющие прозрачность

Прозрачность среды определяется долей пропущенного света, то есть высокой прозрачностью обладают среды с низким поглощением. Вакуум имеет прозрачность, равную единице.

Прозрачность однородных тел

Показателем прозрачности является пропускающая частью экстинкции (показателем поглощения среды)], и может быть вычислена при интегрировании спектра пропускания вещества. Чаще всего о прозрачности говорят в отношении однородных и изотропных тел. Анизотропные вещества могут иметь различный спектр пропускания в разных направлениях.

Кроме того, прозрачность зависит от соотношения между размерами структурных элементов тела (исследуемой фазы) и длины волны излучения.

Прозрачность однородных и неоднородных материалов

Прозрачными являются среды с высоконаправленным пропусканием излучения; поэтому прозрачность отличают от собственно пропускания: высокорассеивающая неоднородная среда, например, лист бумаги, образованный прозрачными волокнами целлюлозы непрозрачен, хотя и отношение прошедшего рассеянного потока света к падающему потоку велико.

Прозрачные предметы могут создавать тень.

Спектры пропускания и спектры поглощения

Прозрачность зависит от длины волны излучения (коэффициента поглощения для данной длины волны), поэтому применительно к монохроматическому излучению говорят о монохроматической прозрачности, по отношению к излучению в определённом спектральном диапазоне — о прозрачности в данном диапазоне (например, радиопрозрачность). При использовании термина прозрачность без упоминания среды обычно подразумевается прозрачность для светового излучения в видимом диапазоне.

Механизм прозрачности

Электромагнитная волна воздействует на заряды в атомах и молекулах вещества так, что те начинают собственные колебания и переизлучают её, отражая или преломляя волновой фронт.

Атомы поглощают и излучают электромагнитное излучение на определённых длинах волн — спектральных линиях. Поглощение и последующее переизлучение при тепловом движении атомов из-за эффекта доплера приводит к смещению и «размытию» линий в спектре.

Коэффициент прозрачности для отверстий диаметром порядка длины волны может быть больше единицы, предположительно из-за резонанса прозрачности.

Прозрачность различных веществ

Рентгеновский снимок головы.

Высокой прозрачностью в оптическом диапазоне обладает большинство газов и однородные неокрашенные диэлектрики в конденсированном состоянии, так, например, в слое толщиной 1 см прозрачность оптического кварца составляет 0.999, оптических стёкол — 0.99-0.995.

Металлы также прозрачны в тонких слоях, поэтому тонкие плёнки металлов (обычно полученные путём напыления на прозрачный материал) используют в качестве затемняющих светофильтров.

В некоторых случаях прозрачность материала зависит от интенсивности проходящего света, такие материалы называют фототропными.

Прозрачность воды является важной характеристикой в гидрологии.

Чем более сложны полимеры (ароматические кольца, кратные связи, гетероатомы), тем меньше в их спектрах «окон прозрачности».

Атмосферы

Прозрачность атмосферы зависит от содержания в ней пара и пыли, при этом для её описания используют фактор мутности. Молекулярная дымка атмосферы рассеивает свет с интенсивностью, обратно пропорциональной 4-ой степени длины волны (наиболее интенсивна в коротковолновой, сине-фиолетовой части видимого спектра).

См. также

• Закон Бугера — Ламберта — Бера
• Оптическая толщина
• Поглощение
• Преломление
• Прозрачность в гидрологии
• Прозрачность