Определение коэффициента поглощения и отражения прозрачных материалов

Прозрачные материалы играют важную в различных отраслях промышленности, в таких, как: электроника, строительство, оптика и многие другие. Для того чтобы понять оптические свойства и характеристику этих материалов, изучается коэффициент отражения и поглощения. Эти коэффициенты определяют, какая часть падающего света пропускается через материал, а какая отражается (или поглощается).

Коэффициент поглощения (ɑ) определяется количеством энергии поглощенного материалом. Обычно такое поглощение происходит, когда энергия фотонов преобразуется в другой вид энергии, например, в тепловой. Зависимость коэффициента поглощения напрямую связано со свойством используемого материала и длиной волны света. Для того чтобы определить этот коэффициент, можно использовать различные методы и эксперименты:   спектроскопия, спектрофотометрия, исследовать пропускание света через материал различной толщины или использовать закон Бугера-Ламберта-Бера:

I= I 0 e ^{- kl}                                      (1)

где I-интенсивность света, прошедшего слой среды толщиной l ; I 0 -интенсивность света, входящего в среду; k-натуральный показатель поглощения среды.

Коэффициент отражения (p) определяется частью энергии света, отраженная от поверхности материала. В зависимости от свойств поверхности, такое отражение может быть как когерентным (зеркальным), так и некогерентным (диффузным). Чаще всего, чтобы определить коэффициент отражения для прозрачных материалов, используется 2

когерентное отражение. Методами определения такого коэффициента являются измерения отражения от их поверхности при различных углах падения. Коэффициент отражения обычно определяется как отношение интенсивности отраженного света к интенсивности падающего света:

I p=I0

где I-интенсивность отраженного света; I 0 -интенсивность падающего света.

Для определения коэффициента поглощения и отражения была использована установка ЛКО-1А (рис.1)

1 - боковины; 2 - блок питания; 3 - оптическая скамья; 4 - экран.

Рис. 1. Общий вид установки ЛКО-1А

В качестве экспериментальных материалов были использованы оконное стекло с плотностью 2500 кг / м ³ , прозрачный пластик для упаковки с плотностью 540 кг / м ³ и для сравнения был взят алюминий с плотностью 2700 кг / м ³ (рис.2)

а)                   б)                        в)

Рис.2. а-стекло; б-пластик; в-алюминий.

Таблица 1. Результаты коэффициента поглощения и отражения различных материалов.

Определение коэффициента поглощений и отражения прозрачных материалов немаловажно в подготовке и использовании этих материалов в различных сферах деятельности. Благодаря этим коэффициентам ученые и инженеры могут себе позволить не только электромагнитные взаимодействия с материалами, но и более точно предсказывать поведение светового излучения в материалах, утилизировать их в производстве всевозможных устройств и с максимальной эффективностью применять их в различных технологиях. А использование современных измерительных приборов позволяет точно определять эти параметры и оптимизировать свойства материалов для конкретных приложений.