Аэрозольное ослабление оптического излучения - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Как можно было видеть из вышеизложенного, спектральное молекулярное поглощение отличают два характерных обстоятельства:
Невыполнимость для функции закона Бугера*)
Высокая спектральная селективность Закон Бугера применим при молекулярном поглощении только для монохроматического излучения.
Аэрозольное ослабление излучения связано с его поглощением и рассеянием на частицах, взвешенных в воздухе и характерно тем, что имеет незначительную селективность, а также подчиняется закону Бугера (т. е. коэффициент ослабления пропорционален количеству вещества на трассе или ее протяженности). С учетом этого обстоятельства аэрозольное ослабление излучения в однородной среде (например, на приземной оптической трассе):
, (15)
Причем
(16)
Способность частицы аэрозоля ослаблять излучение определяющим образом связана с комплексным показателем преломления вещества, из которого частица состоит, и размерам частицы.
Теория рассеяния оптического излучения наиболее полно развита Ми и носит его имя.
Согласно теории Ми
(17)
В (20) присутствует поперечное сечение частицы (r2), nR - количество рассеивающих частиц и K0 - эффективный коэффициент рассеяния, являющийся функцией относительного радиуса частицы
И показателя преломления m=n-i. Невыполнение закона Бугера для распространения излучения в аэрозольной среде наблюдается только при превышении мощности излучения - порога, за которым начинается взрывообразное разрушение отдельных частиц аэрозоля. Аналогичным образом определяется и функция эффективного коэффициента поглощения KР, которая имеет более простой вид без характерных для К0 сцинтиляций.
В литературе известны специальные расчеты по теории Ми функций рассеяния и поглощения для частиц с различными m,. Как правило это объемистые издания. Большинство таблиц определяют сферические частицы с однородной структурой. Специальные разделы посвящены развитию теории Ми в интересах расчета рассеяния на несферических частицах, - например эллипсах, цилиндрах и т. д. Достаточно глубоко исследован теоретический вопрос рассеяния на многослойных частицах. Последний актуален для атмосферной оптики, поскольку доказано, что при относительной влажности воздуха f 40 % частицы аэрозоля увлажнены и в их "оптике" должно учитываться проявление свойств воды. В частности, доказано, что при толщине "водяной рубашки" частицы, составляющей 10% и более, ее оптические свойства полностью определяются m воды (раствора).
На практике оказалось более удобным расчет Осл осуществлять на основе эмпирических соотношений. Впервые аппроксимация была предложена для видимой области спектра Ангстремом и определяется соотношением
, (18)
Где n - эмпирический коэффициент.
Позднее специальными исследованиями было показано, что формула Ангстрема на основе незначительного усложнения может быть распространена на широкую область длин волн. В этой модифицированной трактовке
(19)
В (22) n0, n1, n2 - эмпирические параметры, одинаковые для конкретных
Состояний атмосферы т. н. типов оптической погоды, - компонента, независящая от типа оптической погоды, имеющая выраженный селективный ход (физически связана с поглощающими свойствами вещества аэрозоля - его водной оболочки, задается таблично), 0- коэффициент ослабления в области, в которой осуществлена нормировка функции.
В соответствии с общепринятой практикой - это видимая область спектра, в которой аэрозольное ослабление характеризуют метеорологической дальностью видимости SM, связанный с показателем ослабления излучения на длине волны =0,55 мкм. Согласно соотношения Кошмидера
, (20)
Коэффициент 3,912 в (20) определяется исходя из возможности человека при заданной контрастной чувствительности глаза различать на расстоянии SM=L раздельно два предмета. Таким образом, с учетом (6, 17, 21)
Имеем: (21)
Аэрозольная и молекулярная компоненты действуют независимо, поэтому, следуя (6,17,21)
(26)
В (26) не учтено Рэлеевское (молекулярное ) рассеяние излучения.
Похожие статьи
-
Фоны, их общая характеристика - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Основные свойства фонов рассмотрим для классов ОЭС, работающих на естественных оптических трассах в приземном слое воздуха, с авиационных и космических...
-
Пропускание, отражение - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Показатель ослабления k в области нормальной дисперсии определяет пропускание материала (поглощение в нем излучения). Исходя из законов Френеля можно...
-
Оптические материалы, Показатель преломления - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
В данном разделе дадим краткую информацию о материалах, которые используются разработчиками ОЭС. Оптические материалы необходимы для изготовления...
-
Простейший вид излучения - монохроматическое, т. е. излучение характеризуемое очень узким интервалом длин волн. 1- (1 при 0. Монохроматическое излучение...
-
Оптико-механическое сканирование. - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
В оптико - механических сканирующих устройствах процесс сканирования осуществляется за счет изменения направления оптической оси ОЭс. При этом общее поле...
-
При определении параметров детекторов оптического излучения - фотоприемников (ФП) отмечают прежде всего характеристики чувствительности и общие...
-
Выше отмечалось, что ОФ разделяется на полосовые и отрезающие. Полосовые фильтры характеризуют 0(Max), ТMax, полушириной на уровне 0,5 ТMax, ТMin в...
-
Аэрозольное рассеяние носит название рассеяния Ми. В УФ и видимой области спектра должно быть учтено также молекулярное рассеяние на флуктуациях...
-
Наличие атмосферы между наблюдаемым объектом и ОЭС обычно является причиной основных помех. Энергия излучения от объекта ослабляется при прохождении...
-
Задачи, решаемые с помощью ОЭС - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
С помощью ОЭС контактными и дистанционными методами получают информации О размерах, Форме, Положении, Энергетическом состоянии тел-объектов наблюдения,...
-
Типы детекторов излучения, Фотонные приемники - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Известны многие физические явления, которые могут использоваться для обнаружения падающего на приемник излучения. Эти явления делятся на два класса: А -...
-
Зависимость фазы модуляции потока излучения от угловых координат точечного источника можно обеспечить, например, с помощью РА со скрещенными осями,...
-
Задача улучшения отношения сигнал/шум, выделения полезной информации на фоне помех не может быть решена без применения методов оптической фильтрации. Т....
-
Детекторы оптического излучения - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Необходимость измерять или обнаруживать оптическое излучение возникла, фактически, со времени открытия ИК излучения - это исследования Гершеля 1800 г.,...
-
В последне время происходит бурное развитие флуоресцентных методов анализа и создаются новые приборы, работающие на принципе измерения флуоресценции...
-
При выборе оптического материала следует учитывать их механические, теплофизические, электрические и химические свойства. В первом случае - это прежде...
-
ВВЕДЕНИЕ, Задачи, решаемые с помощью ОЭС - Оптико-электронные системы и устройства
Оптико-электронными принято называть системы и устройства, в состав которых входят как оптические так и электронные узлы, причем и те и другие служат для...
-
Типы сканирующих устройств - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Обычно различают ОЭП с фотоэлектронным сканированием, сканирование электронным лучом, сканирование световым лучом, оптико-механическое сканирование....
-
Траектории сканирования при регулярном поиске - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
В оптико-электронных приборах используются различные траектории сканирования. Вид конкретной траектории определяет прежде всего форму контролируемой...
-
Чтобы повысить обнаружительную способность ИК ФП нужно "заглушить" собственное излучение чувствительного элемента и примыкающих к нему элементов...
-
Общее требование к оптическому стеклу (ОС) - химическая и структурная однородность. В новейших производственных процессах изготовления ОС...
-
Представленные сведения об объектах (фоне) и ослаблении излучения в атмосфере позволяют представить пример их применения в общей оценке контрастов...
-
Устройство и работа ОСН, Устройство и работа азимутального привода - Оптическая система наведения
Устройство и работа азимутального привода Структурная схема азимутального привода изображена на рис.4. 1.1.4.1.1 Исполнительным устройством АП является...
-
Трехфазный ПЗС - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
В этом типе ПЗС управляющие напряжения, поступающие от трех генераторов, сдвинуты на треть периода. ПЗС состоит из полупроводника (например, кремния,...
-
Фотоприемники с переносом заряда (ПЗС) - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Принцип действия одного из важнейших типов приборов этого класса, приборов с зарядовой связью (ПЗС) основан на использовании структуры металл -...
-
Промышленные образцы приемников - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства
Сернистый свинец (PbS). Первый массовый приемник. Представляет собой фотосопротивление, изготовленное из монокристалла PbS (1б,...3 мкм) (Сопротивление -...
-
Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ В соответствии со структурной схемой приведенной ранее, ФПУ конструктивно делится...
-
Кроме вышеперечисленных искажений в аналоговой ВОСПИ возможно возникновение искажений сигнала в ФПУ при использовании в качестве фотодиодов лавинных...
-
Оптическая система и измерительный механизм - Устройство гравиметров и работа с ними
В гравиметрах ГНУ-КС и ГНУ-КВ для измерения угла отклонения маятника применяется так называемый компенсационный способ, суть которого заключается в...
-
Принцип спектрального уплотнения (WDM) Потенциальные ресурсы волокна. До настоящего времени на многих коммерческих линиях использовалась скорость...
-
Основы линейного кодирования. Полученный в результате квантования и двоичного кодирования цифровой поток оптимален с точки зрения ошибок квантования, но...
-
Выбор типа источника излучения и фотоприемника, их параметры Выбор типа источника излучения. Общие требования к источникам излучения ВОСП следующие: л...
-
Принципы построения ВОСПИ Оптические волокна производятся разными способами, они обеспечивают передачу оптического излучения на разных длинах волн, имеют...
-
Устройство и работа угломестного привода. - Оптическая система наведения
Структурная схема угломестного привода изображена на рис.6. Рис.6 Структурная схема угломестного привода 1.1.4.2.1 При подаче напряжения на блок питания...
-
Методы повышения чувствительности еще не обеспечивают высокой стабильности, необходимо учитывать шумовые факторы и принимать меры по их устранению....
-
Назначение тормозной системы, ее виды Тормозное управление автомобиля должно включать рабочую, запасную, стояночную и вспомогательную тормозные системы....
-
Виды модуляции оптических колебаний Для передачи информации по оптическому волокну необходимо изменение параметров оптической несущей в зависимости от...
-
Исполнительные устройства систем управления
1. Опишите конструкцию, принцип действия и свойства электромагнитных поляризованных исполнительных устройств. 2. Магнитные опоры: определение,...
-
ФПУ является составной частью линейного тракта и служит связующим звеном между ВОК и приемником. Фотодиоды изготавливаются из разных материалов. Рабочие...
-
Учитывая все вышеперечисленное, можно сделать вывод, что при коротких линиях аналоговых ВОСПИ для исключения искажений сигнала необходимо использовать...
Аэрозольное ослабление оптического излучения - Оптико-электронные (квантовые) системы и устройства