Опацитет (оптика)

svojstvo objekta ili supstance koja je nepropustljiva za svetlost

Опацитет је мјера непробојности (импенетрабилности) електромагнетског или других врста зрачења (радијације), поготово видљиве свјетлости. Код радијативног преноса, описује упијање (апсорпцију) и расипање (расијање) зрачења код преносног медијума, као што је плазма, диелектрик, заштитни материјал, стакло и сл. Непровидан или непрозиран (енгл. opaque) објекат у смислу опацитета није ни транспарентан (провидан тако да сва свјетлост може да прође) ни транслуцентан (провидан тако да нешто свјетлости може да прође, полупровидан). Када свјетлост падне на међупростор између двије супстанције, уопштено говорећи дио се одбија (рефлектује), дио упија (апсорбује), дио расипа (расијава), а остатак трансмитује; такође погледајте преламање свјетлости. Одбијање може да буде дифузно (нпр. одбијање свјетлости од бијели зид) и спекуларно/правилно (нпр. одбијање свјетлости од огледало). Супстанција која је непровидна када се говори о опацитету не трансмитује нимало свјетлости, па стога одбија, расипа или упија сву свјетлост. I огледала и биљни угаљ (или чађ) непровидни су у смислу опацитета. Опацитет зависи од фреквенције свјетлости која се разматра. На примјер, неке врсте стакла које су провидне у видљивом спектру веома су непровидне за ултраљубичасту свјетлост. Још екстремнија зависност од фреквенције се може примијетити код апсорпционих линија хладних гасова. Опацитет се може квантификовати на више начина; примјер су математички описи опацитета.

Различити процеси могу да доведу до опацитета, укључујући апсорпцију, рефлексију и расијање.

Радиопацитет уреди

Радиопацитет или рендгенопрозрачност првенствено се користи за опис опацитета X-зрака. У модерној медицини, радиогусте супстанције су оне које не пропуштају X-зраке или слично зрачење да прође кроз њих. Радиографско (рендгенографско) снимање је доживјело револуцију увођењем контрастног медијума, који може да се нађе у крвотоку, гастроинтестиналном тракту или у цереброспиналној текућини, и користи се за означавање CT и рендгенских снимака. Радиопацитет је један од кључних елемената у дизајну водилица, премосница или стентова који се користе током радиолошке интервенције. Радиопацитет одређеног ендоваскуларног уређаја је важан јер омогућава праћење уређаја током интервентне процедуре.

Квантитативна дефиниција уреди

Ријечи „провидност” и „провидан” често се користе као колоквијални термини за објекте или медијуме са изнад описаним својствима. Међутим, такође постоји специфична, квантитативна дефиниција „опацитета”, који се помиње у астрономији, физици плазме и другим пољима, о чему се овде говори.

У овој стручној употреби, „опацитет” је други термин за коефицијент масене атенуације (или, у зависности од контекста, коефицијент масене апсорпције; разлика је описана овдје)   на одређеној фреквенцији   електромагнетског зрачења.

Прецизније, ако зрака свјетлости с фреквенцијом   путује кроз медијум опацитета   и масене густине   (обоје константно), тада ће интензитет бити смањем на путу   према формули:

 ,

гдје је:

  •   — пут који свјетлост пријеђе кроз медијум,
  •   — интензитет свјетлости преостале након пута  ,
  •   — почетни интензитет свјетлости, на  .

За дати медијум на датој фреквенцији, опацитет има нумеричку вриједност која може да буде у интервалу од 0 до бесконачно, са јединицом [дужина]2/[маса].

Опацитет у раду о загађености ваздуха односи се на проценат блокиране свјетлости а не на коефицијент атенуације (од. коефицијент екстинкције) и варира од 0% блокиране свјетлости до 100% блокиране свјетлости:

 .

Планков и Роселандов опацитет уреди

Обичај је да се дефинише просјечни опацитет, израчунат коришћењем одређене шеме за пондерисање. Планков опацитет користи нормализовану Планкову дистрибуцију густине енергије зрачења црног тијела,  , као функцију пондерисања, а просек   се добија директно:

 ,

гдје је   Стефан—Болцманова константа.

Роселандов опацитет (епоним Свајн Роселанд), с друге стране, користи температурни дериватив Планкове дистрибуције,  , као функцију пондерисања, а просек   се добија као:

 .

Средњи слободни пут фотона је  . Роселандов опацитет се изводи у дифузионој апроксимацији за једначину радијативног преноса. Валидан је кад год је поље зрачења изотропско на удаљеностима које се могу поредити са или су мање од средњег слободног пута зрачења, као што је то у локалном термалном еквилибријуму. У пракси, средњи опацитет за Томсоново електронско расијање је:

 ,

гдје је   масена фракција водоника.

За нерелативистичко термално закочно зрачење (бремсштралунг), или фри-фри пријелазе, претпостављајући металичност, вриједи:

 .[1]

Роселандов средњи коефицијент атенуације је:

 .[2]

Види још уреди

Референце уреди

  1. ^ Схапиро, Стуарт L.; Теуколскy, Саул А.: Блацк Холес, Wхите Дwарфс, анд Неутрон Старс. 1983. ISBN 978-0-471-87317-4.
  2. ^ Рyбицки, Георге Б.; Лигхтман, Алан П.: Радиативе Процессес ин Астропхyсицс. 1979. ISBN 978-0-471-04815-2.