Поглощение на границе раздела сред

Nina28

Луч видимого света падает под углом α к нормали на прозрачный поликарбонат. Сколько отразится и преломится понятно. А как посчитать сколько поглотится?

Gmalina

Сколько отразится и преломится понятно
Все, что не отразилось и не преломилось :)

Romyk

Насколько точно хочется считать - строго аналитическое выражение или просто оценка?
Если прозрачный то практически ничего не поглотится. А так - считать глубину проникновения волны и итегрировать поглощение, нормировав на нее. (Может еще на двойку помножить чтобы учесть пробег туда обратно). Если очень грубо - посчитать поглощение пластинки толщиной в половину длины волны. Но оно будет мизерное для прозрачного материала. Думается, рассеяние на шероховатости поверхности даст гораздо больший вклад.
Upd- это в условиях полного отражения, если есть преломлеие то там все просто - считаешь длину пути преломленного луча, считаешь по формуле оптического поглощения (бугер ламберт бер). Учитываешь мноежственные отражения если сильно хочется. Глянь на freesnell

Nina28

Ответ : "Все, что не отразилось и не преломилось :) "
Смотрим на формулы Френеля и видим, что коэффициент отражения равен коэффициенту поглощения минус коэффициент пропускания. То есть в прозрачной среде поглощение вообще не учитывается. То есть его нет?
Ответ : "Насколько точно хочется считать - строго аналитическое выражение или просто оценка?"
Нужен источник, на который можно сослаться, чтобы обосновать отсутствие необходимости учитывать поглощение при многократном прохождении через границы раздела сред, если все среды имеют пренебрежимо малый коэффициент поглощения в толще (несколько светорассеивателей над источником света и учитывать только поглощение на иных конструктивных элементах светильника (покрытых белой краской с ненулевым коэффициентом поглощения).

Jeton89

Обычные формулы Френеля (там где все коэффициенты считаются действительными, а не комплексными) поглощение не учитывают, но в реальных средах оно всегда есть.
Нужен источник, на который можно сослаться, чтобы обосновать отсутствие необходимости учитывать поглощение при многократном прохождении через границы раздела сред, если все среды имеют пренебрежимо малый коэффициент поглощения в толще
Все поглощение происходит в толще. Граница имеет бесконечно малую толщину (в случае использования формул Френеля без учета всяких переходных слоев). Поэтому если предполагается, что в толще нет поглощения, то его нет вообще. Вряд ли здесь можно на что-то сослаться. Это, вроде как, очевидно из постановки задачи.

Jeton89

Не все так просто. Падающая и отраженная волны, интерферируя, образуют стоячую волну. В случае сред без поглощения на нее забивают, поскольку она хоть и содержит часть энергии, но не вносит какого-либо вклада в поток энергии через границу. Однако, в слое поглащающей среды, эта стоящая волна поглощается и влияет на баланс энергии. При определенных параметрах чуть ли не половина энергии может поглощаеться таким способом.

Romyk

Не все так просто. Падающая и отраженная волны, интерферируя, образуют стоячую волну. В случае сред без поглощения на нее забивают, поскольку она хоть и содержит часть энергии, но не вносит какого-либо вклада в поток энергии через границу. Однако, в слое поглащающей среды, эта стоящая волна поглощается и влияет на баланс энергии. При определенных параметрах чуть ли не половина энергии может поглощаеться таким способом.
а чуть подробнее можно? это только для случая полного внутреннего отражения (эванесцентной) или в случае преломления (распространяющейся волня) тоже?

Nina28

Все поглощение происходит в толще. Граница имеет бесконечно малую толщину (в случае использования формул Френеля без учета всяких переходных слоев). Поэтому если предполагается, что в толще нет поглощения, то его нет вообще.
Мои оппоненты считают, что при прохождении границы происходит какое-то отдельное (от последующего поглощения в толще материала) поглощение. Понятно, что если в бесконечно малом объеме будет выделяться конечная тепловая мощность, температура поднимется, и данный объем начнет отдавать соседним эту мощность теплопередачей или излучением. Может оно так и происходит.
И все же нужна ссылка/ссылки для обоснования, что при переходе воздух-поликарбонат не происходит поглощения более 1% (лучше бы 0,1%) и можно пользоваться только формулами Френеля. "Само-собой очевидно", это хорошо, но не все данный аргумент принимают.

asser1

а разве на границе нет неоднородностей у каждого материала (в дополнение к краевым эффектам которые приводят к многократному отражению вдоль направления границы? Учитывая это можно пренебречь нагревом, поглощением фотонов и возбуждением атомов, и другими эффектами.

Jeton89

А, впорос о правомерности описания формулами Френеля. Это уже сложнее. Более точное описание, нежели формулами Френеля, подрузамевает что на границе существует переходный слой, отличающийся свойствами от обоих сред. Но тут я уже не специалист. Могу только вот эту книжку порекомендовать: Кизель, Отражение света. Там граничные задачи рассматриваются более подробно нежели в стандартных учебниках.

Jeton89

В любой поглащающей среде волна эванесцентная. Вопрос только в длине затухания.
Падающая волна и отраженная интерферируют. В итоге образуется стоячая волна. Если среда где это происходит поглощающая (как в случае многократного переотражения в поглощающем слое то надо учитывать, что эта стоячая волна тоже поглощается. При этом все будет зависеть от толщины слоя (сколько длин волн стоячей волны укладывается в нем) и от угла падения (длина волны этой стоячей волны).

Jeton89

Еще можно оппонентам показать экспериментальный график пропускания и отражения. Вон, например, в википедии график прохождения есть:
http://en.wikipedia.org/wiki/Polycarbonate.
Тогда будет сразу видно сколько на какой длине волны поглощается, и можно ли этим поглощением пренебречь в рамках задачи.

Nina28

Могу только вот эту книжку порекомендовать: Кизель, Отражение света.
Возможно недостаточно внимательно, но пролистал Кизеля. Не нашел явного указания на то, что на границе раздела нет поглощения, а поглощается только преломленная волна в толще материала по обычным бугер-ламберт-беровским законам (если не учитывать поглощения отраженной волны в полуволновом слое, явно пренебрежимо малого пор причине малой толщиной слоя).

Nina28

Падающая волна и отраженная интерферируют. В итоге образуется стоячая волна.
Наверное, можно рассматривать интерферирующие волны по отдельности, и поглощение их в среде рассматривать также по отдельности.
Если представлять отраженную волну как излучение молекулярных осцилляторов, возбужденных падающей волной, то разве не обязана при таком возбуждении часть энергии диссипироваться? И приводить к неравенству интенсивностей падающей волны и суммы преломленной и отраженной?

Jeton89

 
Наверное, можно рассматривать интерферирующие волны по отдельности, и поглощение их в среде рассматривать также по отдельности.

Да, конечно. Так и делают. Просто нужно не забывать, что они тоже вклад в баланс энергии вносят.
 
Если представлять отраженную волну как излучение молекулярных осцилляторов, возбужденных падающей волной, то разве не обязана при таком возбуждении часть энергии диссипироваться? И приводить к неравенству интенсивностей падающей волны и суммы преломленной и отраженной?

В реальности, наверняка так и есть. Однако, в молекулярной теории отражения обычно предполагается, что частота падающего света далека от резонансной частоты осцилляторов и, соотвтетственно, что описанным тобой механизмом поглощения можно пренебречь.

Arthur8

ну эта, тогда надо писать функции грина, считать операторы рождения и уничтожения для переизлучающихся осцилляторами фотонов, сколько ушло в фононы(тепловые колебания) из за переизлучения фотонов и прочих всяких отражений, имхо разводить кванты вобщем по полной программе. если для взаимодействия так точно надобно.

vvasilevskiy

Если задача больше практическая, чем сферичновакуумная, то все поглощение будет происходить за счет наличия грязи на поверхности. Дефекты поверхности (типа царапин) будут свет рассеивать а не поглощать

Nina28

Если задача больше практическая, чем сферичновакуумная, то все поглощение будет происходить за счет наличия грязи на поверхности. Дефекты поверхности (типа царапин) будут свет рассеивать а не поглощать
Да, задача практическая, разводить кванты не нужно. А теперь нужна ссылка на статью, учебник или монографию с хотя бы кратким ответом на данный вопрос. Я не могу в статье дать ссылку на ваше компетентное мнение, высказанное в форме комментария на данном форуме, несмотря на то, что совершенно с ним согласен.
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: