النفاذية

في الفيزياء البصرية ، نفاذية سطح المادة هي مدى فعاليتها في نقل الطاقة الإشعاعية . إنها جزء من الطاقة الكهرومغناطيسية الواردة التي تنتقل عبر عينة، على النقيض من معامل النفاذية ، وهو نسبة المجال الكهربائي المنقول إلى المجال الكهربائي الوارد . ^[2]

تشير النفاذية الداخلية إلى فقدان الطاقة بسبب الامتصاص ، في حين أن النفاذية (الإجمالية) هي تلك الناتجة عن الامتصاص والتشتت والانعكاس وما إلى ذلك.

يتم تعريف النفاذية النصف كروية لسطح، والتي يشار إليها بـ T ، على أنها ^[3]

${\displaystyle T={\frac {\Phi _{\mathrm {e}}^{\mathrm {t} }}{\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {i} }}}, }$

أين

• Φ _e ^t هو التدفق الإشعاعي المنقول بواسطة هذا السطح؛
• Φ _e ⁱ هو التدفق الإشعاعي الذي يستقبله هذا السطح.

يتم تعريف النفاذية الطيفية نصف الكروية في التردد والنفاذية الطيفية نصف الكروية في الطول الموجي لسطح، والتي يشار إليها بـ T _ν و T _{λ على التوالي، على أنها} ^[3]

${\displaystyle T_{\nu}={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {t} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^ {\mathrm {i} }}},}$

${\displaystyle T_{\lambda}={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {t} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^ {\mathrm {i} }}},}$

أين

• Φ _e,ν ^t هو التدفق الطيفي الإشعاعي بالتردد الذي ينتقل بواسطة هذا السطح؛
• Φ _e,ν ⁱ هو التدفق الطيفي الإشعاعي بالتردد الذي يستقبله هذا السطح؛
• Φ _e,λ ^t هو التدفق الطيفي الإشعاعي في الطول الموجي الذي ينتقل بواسطة هذا السطح؛
• Φ _e,λ ⁱ هو التدفق الطيفي الإشعاعي في الطول الموجي الذي يستقبله هذا السطح.

يتم تعريف النفاذية الاتجاهية لسطح، والتي يشار إليها بـ T _{Ω ، على أنها} ^[3]

${\displaystyle T_{\Omega}={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {t} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm { أنا} }}}،}$

أين

• L _e,Ω ^t هو الإشعاع المنقول بواسطة هذا السطح؛
• L _e,Ω ⁱ هو الإشعاع الذي يتلقاه هذا السطح.

يتم تعريف النفاذية الطيفية الاتجاهية بالتردد والنفاذية الطيفية الاتجاهية بالطول الموجي لسطح، والتي يشار إليها بـ T _ν,Ω و T _{λ,Ω على التوالي، على أنها} ^[3]

${\displaystyle T_{\nu ,\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {t} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {i} }}},}$

${\displaystyle T_{\lambda ,\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {t} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},}$

أين

• L _e,Ω,ν ^t هو الإشعاع الطيفي بالتردد المنقول بواسطة هذا السطح؛
• L _e,Ω,ν ⁱ هو الإشعاع الطيفي الذي يستقبله هذا السطح؛
• L _e,Ω,λ ^t هو الإشعاع الطيفي بالطول الموجي الذي ينتقل بواسطة هذا السطح؛
• L _e,Ω,λ ⁱ هو الإشعاع الطيفي بالطول الموجي الذي يستقبله هذا السطح.

في مجال قياس الضوء (البصريات) ، تُعَد نفاذية الضوء لمرشح ما مقياسًا لكمية التدفق الضوئي أو الكثافة التي ينقلها مرشح ضوئي. ويتم تعريفها عمومًا من حيث مصدر الإضاءة القياسي (على سبيل المثال، مصدر الإضاءة أ، أو مصدر الإضاءة ج، أو مصدر الإضاءة هـ). ويتم تعريف نفاذية الضوء بالنسبة لمصدر الإضاءة القياسي على النحو التالي:

${\displaystyle T_{lum}={\frac {\int _{0}^{\infty}I(\lambda )T(\lambda )V(\lambda )d\lambda }{\int _{0}^{\infty}I(\lambda )V(\lambda )d\lambda }}}$

أين:

• ${\displaystyle I(\lambda )}$هو التدفق الإشعاعي الطيفي أو شدة الإضاءة القياسية (قدر غير محدد).
• ${\displaystyle T(\lambda )}$هي النفاذية الطيفية للمرشح
• ${\displaystyle V(\lambda )}$هي دالة الكفاءة الضوئية

إن نفاذية الضوء لا تعتمد على حجم التدفق أو شدة الإضاءة القياسية المستخدمة لقياسها، وهي كمية ليس لها أبعاد.

حسب التعريف، ترتبط النفاذية الداخلية بالعمق البصري والامتصاص كما يلي :

${\displaystyle T=e^{-\tau }=10^{-A},}$

أين

• τ هو العمق البصري؛
• أ هو الامتصاص.

ينص قانون بير-لامبرت على أنه بالنسبة للأنواع المخففة للنيتروجين في عينة المادة،

${\displaystyle T=e^{-\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}\int _{0}^{\ell}n_{i}(z)\mathrm {d} z}=10^{-\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}\int _{0}^{\ell}c_{i}(z)\mathrm {d} ض}،}$

أو ما يعادل ذلك

${\displaystyle \tau =\sum _{i=1}^{N}\tau _{i}=\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}\int _{0}^ {\ell}n_{i}(z)\,\mathrm {d} z,}$

${\displaystyle A=\sum _{i=1}^{N}A_{i}=\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}\int _{0}^{\ell }c_{i}(z)\,\mathrm {d} z,}$

أين

• σ _i هو مقطع التوهين العرضي للأنواع المخففة i في عينة المادة؛
• n _i هي كثافة عدد الأنواع المخففة i في عينة المادة؛
• ε _i هو معامل التوهين المولي للأنواع المخففة i في عينة المادة؛
• c _i هو مقدار تركيز الأنواع المخففة i في عينة المادة؛
• ℓ هو طول مسار شعاع الضوء عبر عينة المادة.

يرتبط مقطع التوهين ومعامل التوهين المولي بـ

${\displaystyle \varepsilon _{i}={\frac {\mathrm {N_{A}} }{\ln {10}}}\,\sigma _{i},}$

وكثافة العدد وتركيز الكمية حسب

${\displaystyle c_{i}={\frac {n_{i}}{\mathrm {N_{A}} }},}$

حيث N _A هو ثابت أفوجادرو .

في حالة التوهين المنتظم ، تصبح هذه العلاقات ^[4]

${\displaystyle T=e^{-\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}n_{i}\ell }=10^{-\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}c_{i}\ell },}$

أو ما يعادله

${\displaystyle \tau =\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}n_{i}\ell ,}$

${\displaystyle A=\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}c_{i}\ell .}$

تحدث حالات التوهين غير المنتظم في تطبيقات العلوم الجوية ونظرية الحماية من الإشعاع على سبيل المثال.

معاملات القياس الإشعاعي

• ف
• ت
• هـ

كمية		وحدات النظام الدولي للوحدات	ملحوظات
اسم	الرمز
الانبعاثية النصف كروية	ي	—	الخروج الإشعاعي لسطح مقسومًا على الخروج الإشعاعي لجسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الانبعاثية الطيفية نصف الكروية	ε ν ε λ	—	الخروج الطيفي لسطح مقسومًا على الخروج الطيفي لجسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الانبعاثية الاتجاهية	ε أوم	—	الإشعاع المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع المنبعث من جسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الانبعاثية الطيفية الاتجاهية	ε Ω، ν ε Ω، λ	—	الإشعاع الطيفي المنبعث من سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي لجسم أسود عند نفس درجة حرارة ذلك السطح.
الامتصاص النصف كروي	أ	—	التدفق الإشعاعي الممتص بواسطة سطح ما ، مقسومًا على التدفق الذي يتلقاه هذا السطح. ولا ينبغي الخلط بين هذا وبين " الامتصاص ".
الامتصاص الطيفي النصف كروي	أ ν أ λ	—	التدفق الطيفي الذي يمتصه السطح ، مقسومًا على التدفق الذي يستقبله هذا السطح. لا ينبغي الخلط بينه وبين " الامتصاص الطيفي ".
الامتصاص الاتجاهي	أ أوم	—	الإشعاع الممتص بواسطة سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الساقط على هذا السطح. ولا ينبغي الخلط بينه وبين " الامتصاص ".
الامتصاص الطيفي الاتجاهي	أ أوم، ν أ أوم، λ	—	الإشعاع الطيفي الذي يمتصه سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الطيفي الساقط على ذلك السطح. ولا ينبغي الخلط بينه وبين " الامتصاص الطيفي ".
الانعكاسية النصف كروية	ر	—	التدفق الإشعاعي المنعكس عن سطح ما ، مقسومًا على التدفق الذي يستقبله هذا السطح.
الانعكاس الطيفي النصف كروي	ر ν ر λ	—	التدفق الطيفي المنعكس عن سطح ما ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله هذا السطح.
الانعكاس الاتجاهي	ر أوم	—	الإشعاع المنعكس عن سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله هذا السطح.
الانعكاس الطيفي الاتجاهي	RΩ , ν RΩ , λ	—	الإشعاع الطيفي المنعكس عن سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله هذا السطح.
نفاذية نصف كروية	ت	—	التدفق الإشعاعي المنقول بواسطة سطح ، مقسومًا على التدفق الذي يستقبله هذا السطح.
النفاذية الطيفية النصف كروية	ت ν ت λ	—	التدفق الطيفي المنقول بواسطة سطح ، مقسومًا على التدفق الطيفي الذي يستقبله هذا السطح.
النفاذية الاتجاهية	ت أوم	—	الإشعاع المنقول بواسطة سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله هذا السطح.
النفاذية الطيفية الاتجاهية	ت أوم، ν ت أوم، λ	—	الإشعاع الطيفي المنقول بواسطة سطح ما ، مقسومًا على الإشعاع الذي يستقبله هذا السطح.
معامل التوهين النصف كروي	ميكرومتر	م -1	التدفق الإشعاعي الممتص والمشتت بواسطة الحجم لكل وحدة طول، مقسومًا على ما يستقبله هذا الحجم .
معامل التوهين الطيفي النصف كروي	μ ν μ λ	م -1	التدفق الإشعاعي الطيفي الممتص والمشتت بواسطة الحجم لكل وحدة طول، مقسومًا على ما يستقبله هذا الحجم .
معامل التوهين الاتجاهي	μ Ω	م -1	الإشعاع الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على ما يستقبله هذا الحجم .
معامل التوهين الاتجاهي الطيفي	μ Ω، ν μ Ω، λ	م -1	الإشعاع الطيفي الممتص والمشتت بواسطة حجم لكل وحدة طول، مقسومًا على ما يستقبله هذا الحجم .

• العتامة (البصريات)
• القياس الضوئي (البصريات)
• القياس الإشعاعي