Метод спектральной прозрачности

Метод спектральной прозрачности в задачах корректировки обращения оптических данных [c.179]

При разработке методик корректировки результатов обращения оптических данных, получаемых с использованием систем дистанционного зондирования атмосферы, мы опирались на спектральные фотометрические измерения. Подобные измерения можно связывать с соответствующим методом оптического зондирования атмосферы, назвав его условно методом спектральной прозрачности. При использовании этого понятия ниже подразумевается, что речь идет об определении спектрального хода т(Я) в пределах некоторой трассы длиной L. Подчеркивая последнее обстоятельство, будем писать т(Я, L). В этом методе определяемая [c.179]

Идея метода сводится к использованию того обстоятельства, что в зависимости от значения спектрального коэффициента поглощения существенно изменяется относительный вклад в спектральную интенсивность падающего излучения /j, (0) различных зон по глубине слоя. При высоких значениях а , когда поглощательная способность слоя на отдельных заданных спектральных интервалах становится близкой к единице, изменение температуры в ядре слоя сравнительно слабо влияет на величину (0). В то же время даже сравнительно небольшое изменение температуры пристенного газового слоя приводит при этом к заметному изменению величины 1х (0). По мере уменьшения спектрального коэффициента поглощения все возрастающий вклад в спектральную интенсивность падающего излучения начинают вносить все более отдаленные участки слоя вследствие возрастания спектральной прозрачности слоя. Все это относится, естественно, к нерассеивающей газовой среде. [c.199]

При величине полуширин линий поглощения атмосферных газов в нижних слоях атмосферы порядка 10 . .. 10 см для получения неискаженных спектров поглощения требуется иметь спектральную аппаратуру с разрешением по крайней мере на порядок выше, т. е. на уровне 10 см Обеспечение количественного прогноза энергетических потерь лазерного излучения на протяженных трассах в атмосфере возможно при определении абсолютных значений коэффициентов молекулярного поглощения с точностью не хуже нескольких процентов [14]. Классические методы не удовлетворяют этим требованиям. Так метод регистрации солнечного спектра [15], широко применяемый в атмосферной оптике для оценки спектральной прозрачности позволяет получать информацию о положении центров линий поглощения с невысоким (АХД Ю ) спектральным разрешением. Регистрируемая величина — спектральное пропускание всей толщи земной и солнечной атмосфер — зависит от зенитного угла солнца, распределения поглощающих газов в атмосфере, присутствия аэрозоля и т.д. Точное определение коэффициента поглощения, получение количественной информации о ширине и форме контуров спектральных линий этим методом крайне затруднительно. [c.110]

Вторая особенность лидаров состоит в том, что амплитуда принимаемого локационного сигнала P z,l) пропорциональна оптической характеристике jt( , >w). Последнее означает, что оптическая локация есть, по существу, метод прямого измерения коэффициента обратного светорассеяния для локального объема рассеивающей среды. В отличие от этого другие возможные методы и схемы оптического зондирования не позволяют определять непосредственно оптические характеристики локальных объемов. К ним, например, относится метод касательного зондирования, теорию которого мы подробно рассмотрим в следующей главе. В полной мере это относится и к трассовым измерениям спектральной прозрачности (интегралов ослабления) с помощью радиометров. В этом случае особенно характерны большие пространственные осреднения. Для теории и практики атмосферно-оптических исследований указанное свойство импульсной локации имеет принципиальное значение. [c.93]

Первая возможность построения подобных схем основывается на использовании оптических данных по спектральной прозрачности, т. е. измерений и т(Я, 2г) для некоторого набора длин волн из интервала Л. Величины и указывают, как и ранее, на интервал высот [21, 22], в пределах которого справед-ЛИВЫ исходные соотношения метода касательного зондирования. В соответствии с алгоритмами обращения, изложенными в п. 3.1,. данные хСк, 1 ) используются в качестве граничных условий для системы уравнений переноса. Для корректировки результатов обращения по показателю т у нас остается тогда информация в виде массива данных т(Я/, 2з), /=1,. .п , В простейшей, форме система уравнений корректировки примет вид [c.185]

Для выбора подходящего приемника излучения и лазера с учетом спектральной прозрачности атмосферы можно воспользоваться рис. 5.4. На нем приведены кривые спектральной чувствительности ряда приемников и точками показано излучение ряда лазеров Здесь же дана кривая спектральной прозрачности атмосферы. Хорошо видно, что излучение некоторых лазеров приходится на окна прозрачности атмосферы. Кривые спектральной чувствительности приемников, перекрывающие этот участок, позволяют правильно выбрать один из них, исходя из максимальной чувствительности приемника излучения. Этот метод широко используется при выборе элементов и расчете лазерного прибора в целом. [c.115]

К достоинствам подобных систем относятся повышенное по сравнению с обычными микроскопами разрешение, возможность регулирования яркости, контраста и масштаба изображения электронным способом, большой динамический диапазон (до 60 дБ и более). Для контроля материалов, прозрачных только в инфракрасном диапазоне спектра (кремний, германий, арсенид галлия), применяют лазеры, излучающие на соответствующих длинах волн, в сочетании с фотоприемниками, обладающими нужной спектральной чувствительностью. Возможно исследование объектов в поляризованных лучах, контролирование в них напряжений методом фотоупругости, а также исследование магнито- и электрооптиче-ских свойств материалов при использовании соответствующих источников электромагнитных полей. [c.96]

В настоящее время широкое распространение получили методы сужения спектральных линий при помощи фильтров. Для этой цели пригоден так называемый зеемановский фильтр [28], в котором поглощающая ячейка расположена в магнитном поле. Фильтрующая ячейка также расположена в магнитном поле. Напряженность магнитного поля регулируют таким образом, чтобы между линиями поглощения а-компонент оставалось лишь узкое окно прозрачности. Путем регулировки температуры ячейки и поля удалось получить полосу пропускания шириной всего лишь 0,005 см К [c.328]

На основе использования оптико-акустических явлений в лазерной искре [8, 31] предложен и реализован ряд методов дистанционного определения таких параметров атмосферы, как температура, вектор скорости ветра, влажность, спектральная акустическая прозрачность. Суть методов вкратце сводится к следующему. Оптико-акустическим локатором производятся опера- [c.202]

Для выбора оптимальных условий проведения того или иного химического процесса, протекающего с участием газовой фазы, необходимо знать состав газовой фазы при различных давлениях и температурах. Экспериментальное моделирование таких процессов, особенно при высоких температурах и давлениях, связано с большими трудностями определения состава газовой фазы, так как обычные аналитические методы позволяют проводить анализ только при комнатных температурах. Вывод же вещества из нагретой реакционной зоны для его анализа связан со смещением равновесия и искажением результатов. Поэтому спектральные методы, которые позволяют определять качественный и количественный состав газовой фазы в нагретых оптически прозрачных объемах, представляют большую ценность для изучения различных высокотемпературных процессов. [c.206]

В другом варианте двухволнового метода также измеряются два значения плотности на двух длинах волн первая длина волны соответствует спектральной области максимального поглощения, вторая длина волны —спектральной области прозрачности. Двухволновой метод обеспечивает ошибку измерений =ь(1- 3)%. Однако для этого необходимы хороший монохроматор, тщательная настройка оптической схемы и точное измерение коэффициентов пропускания. Так как для метода не требуется точная фокусировка изображения, то появляется возможность изучения неоднородных по толщине объектов. [c.106]

Существует еще один метод определения показателя преломления жидкостей. Если измельченное твердое вещество с известным показателем преломления взвесить в прозрачной жидкости, то на кривой спектрального про- [c.225]

Ранее для наблюдения таких объектов применяли дифференциальное окрашивание препаратов, после чего малоконтрастные прозрачные объекты превращаются в поглощающие (контрастные) или разноцветные. Но, во-первых, далеко не все детали объектов могут быть окрашены в разные цвета во-вторых, дифференциальное окрашивание малопригодно при изучении живых объектов. Используя наличие разности в показателях преломления объекта и среды, голландский физик Цернике (1935 г.) разработал новый метод — метод фазового контраста, который позволил сделать видимыми такие прозрачные объекты, как описанные выше [35]. Метод фазового контраста основан на том, что фаза световых колебаний нулевого спектрального максимума (т. е. прямо прошедшего света), как показывает анализ, отличается от фазы колебаний спектра первого порядка (т. е. света, дифрагированного объектом) на я/2. [c.25]

Экспериментальное исследование. Для получения исчерпывающей информации о структуре парокапельного потока необходимо знать функцию распределения частиц по размерам и их концентрацию. Применение традиционных способов определения степени дисперсности и концентрации частиц в замкнутых испарительно-конденсационных системах затруднительно (или невозможно), так как требует разгерметизации системы. Оптические мето ды имеют преимущества перед другими, поскольку не оказывают влияния на характер протекающих процессов. Ввиду того что измерения параметров рассеянного излучения в замкнутой системе затруднительны, предпочтительным является метод, связанный с измерением показателя ослабления (метод спектральной прозрачности). [c.44]

Методы спектральной прозрачности атмосферы применяют с оптическими схемами трассовых измерений в широком спектральном интервале. При контроле и мониторинге атмосферных аэрозолей природного и антропогенного происхождения результаты таких измерений обеспечивают качественно новые возможности анализа микрофизических и хршических характеристик наблюдаемого аэрозоля путем решения обратных задач (обращением измеренных коэффициентов аэрозольного ослабления). При контроле и мониторинге атмосферных газов удается на основании результатов измерений по методике дифференциального поглощения оценить содержание некоторых газов в атмосфере, не прибегая к спектрофотометрическим методам высокого разрешения. [c.619]

Изложение метода спектральной прозрачности в главе, посвященной теории касательного зондирования, далеко не случайно. Дело в том, что если в геометрическей схеме этого метода положить г )о=я/2 (отсчет угла ведется от вертикали У в точке О рис. 3.11), то измеряемые в точке О интенсивности пропорциональны ехр —х 0 0) . Роль функции источника играет величина с[ К). Таким образом, фотометрические измерения вдоль секущих (то же самое трасс переменной длины) при необходимости могут быть выполнены оптическими системами космического зондирования. [c.184]

Исследования спектральной прозрачности атмосферы в широком спектральном диапазоне до настоящего времени используются как один из методов изучения физико-химических свойств атмосферного аэрозоля. Такие исследования представляют особый интерес для изучения роли аэрозольного ослабления в инфракрасной области спектра. Примеры спектральной зависимости оптических толщ атмосферы Та( ) в окнах прозрачности атмосферы в спектральном диапазоне 2—13 мкм, полученные с борта НИС Академик Курчатов и на Звенигородской научной базе Института физики атмосферы АН СССР [35], приведены на рис. 6.4. Максимум ослабления в области 3,16 мкм соответствует сильной полосе поглощения воды и льда. Возрастание ослабления в длинноволновом конце спектра (И —13 мкм) объясняется влиянием сильной полосы поглощения углекислого газа с центром около 15 мкм, которая вблизи центра (14—16 мкм) обусловливает полное поглощение солнечного излучения вертикальным столбом атмосферы. Анализ многих спектров, подобных рис. 6.4 и полученных при различных метеорологических условиях, приводит авторов [35] к выводу о том, что значительная часть вариаций т(Я) в ИК-областн спектра обусловлена именно аэрозольной компонентой. При этом вклад последней в ослабление излучения в окне 8—14 мкм сопоставим с вкладом водяного пара. [c.181]

В практике атмосферно-оптических исследований часто возникает необходимость в применении численных методов интерполяции и экстраполяции спектральных и угловых характеристик светорассеяния. Например, это имеет место в задачах разделения спектрального хода молекулярных и аэрозольных коэффициентов ослабления в атмосфере по данным спектральной прозрачности. В случаях, когда требуется дать корректную оценку величины молекулярного поглощения при наличии в соответствующих экспериментальных данных значительного фона рассеяния и т. п. Разработка эффективных методов экстраполяции спектральных характеристик позволит, в частности, прогнозировать значения аэрозольных коэффициентов рассеяния и ослабления в ИК- и УФ-областях, где их непосредственное измерение затруднено из-за преобладания молекулярного поглощения. Исходные оптические данные для подобной экстраполяции можно получить в видимом диапазоне, где имеется достаточно окон прозрачности . Излагаемая ниже теория аппроксимации аэрозольных спектральных характеристик светорассеяния основана на их аналитическом представлении параметрическими интегралами и регуляризирующих алгоритмах численного обращения последних. То, как технически реализуется этот метод аппроксимации, уже говорилось выше, при обсуждении возможных применений операторов восстановления, в первой главе. [c.224]

Оценки основных термодинамических характеристик плазмы искрового канала температуры, коэффициентов и показателей поглощения, потерь энергии с излучением и других - основаны на измерениях спектральной плотности лучистого потока (или яркости Ья). Результаты измерений спектральной плотности яркости искрового канала в оптически прозрачных твердых диэлектриках (ЩГК, органическом стекле, полевом шпате) по методу сравнения, несмотря на тщательный контроль за сохранением условий эксперимента (параметров разрядной цепи, длины межэлектродного промежутка, параметров оптической системы, геометрии образца и т.д.), подвержены значительным статистическим флуктуациям. Природа этих разбросов обусловлена малыми радиальными размерами искрового канала, особенно в начальной стадии его расширения, искривлениями и нестабильностью положения канала относительно оси электродов, вариациями кинетики трещин вокруг канала и т.п. Изучение влияния типа ЩГК, режимов энерговклада и других факторов возможно только с применением статистических методов, в частности, дисперсионного анализа. Результаты проверки закона распределения отдельных измерений максимального значения спектральной плотности [c.45]

Исследования флуктуаций тока автоэлектронной эмиссии представляют помимо чисто научного [280, 281] большой практический интерес [282] для разработки автоэлектронных катодов. Экспоненциальная зависимость тока автоэмиссии от прозрачности потенциального барьера, через который туннелируют электроны, обусловливает сильную зависимость флуктуаций тока от процессов, происходящих на поверхности автокатода и в его приповерхностных областях, что дает высокую чувствительность метода измерения шумов для исследования поверхности. Спектральные характеристики, в особенности низкочастотные флуктуации, несут информацию о временных и статистических параметрах электронных и адсорбционно-миграционных процессов на поверхности автокатодов. [c.219]

По диапазонам длин волн (в порядке убывания) или частот (в порядке возрастав..я) выделяют радиоспектроскопию, микроволновую спектроскопию, суб-миллиметровую спектроскопию, инфракрасную спектроскопию, оптическую спектроскопию (включающую ближнюю ИК-, видимую и частично УФ-области спектра и выделенную гл. обр. по прозрачности оптнч. материалов — стекла, кварца и др.), ультрафиолетовую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию. По характеру взаимодействия излучения с веществом С. подразделяют на линейную (обычную) С. и нелинейную спектроскопию, к-рая возникла благодаря применению лазеров для возбуждения спектров. Применение перестраиваемых лазеров на растворах красителей и полупроводниковых диодных лазеров, а также использование электронных цифровых методов регистрации спектров позволили достичь очень высокого спектрального разрешения и высокой точности спектральных измерений. [c.625]

Электронная система регистратора. При исследовании напряжений на прозрачных моделях путем фотометрирования рассеянного света по точкам регистратор (см. рис. 1, поз. 16—17), как измерительная система, должен обеспечивать возможность измерения малых (сравнимых с шумами ФЭУ) интенсивностей света в широком диапазоне измеряемых величин. Лучше всего этому требованию удовлетворяет появившийся в последние годы метод регистрации световых потоков посредством счета фотонов на одноэлектронном уровне [3], который был использован в установке УРС-А. Электронная часть этого регистратора была разработана и изготовлена на кафедре ядерной физики Белорусского Государственного университета но техническому заданию Лаборатории института машиноведения. Основные технические данные регистратора область спектральной чувствительности — 0,4—0,7 МК-, предельная чувствительность — порядка 10 квант1сек емкость регистратора — 10 импульсов число импульсов нормирования дискретно в пределах 10 --н 10 питание от электросети 220 в, 50 гц. [c.33]

Книга посвящена описанию схем, конструкций и методик применения многолучевых интерферометров типа Фабри-Перо для изучения процессон и явлений r прозрачных средах, рас положенных между зеркалами интерферометра. Рассмотрены различные схемы многолучевых интерферометров, основные типы источников света, способы и устройства (монохроматоры) для получения узких спектральных линий, конструкции интерферометров, способы точной юстировки и устройства для их реализации, вопросы техники обработки интерферограмм и способы их расшифровки, методы регистрации инте[ ревциошюй кар- [c.2]

Схемы сложных интерферометров успешно работают и при некратном отношении толщин интерферометров [55]. Этот вывод, полученный в применении многолучевого интерферометра к исследованию сверхтонкой структуры спектральных линий, полностью можно распространить и на методы использования. многолучевого интерферометра для диапюстики прозрачных сред и в общем случае для исследования волновых фронтов. Напри.мер. При настройке на равномерно освещенное поле (при параллельном положении зеркал) работа выполняется на одной интерференпион-ной полосе, причем, как будет показано в гл. V, для получения оптимальной чувствительности многолучевого интерферометра необходимо в неболыних пределах менять настройку интерферометра. Очевидно, что в таком случае некоторое несовпадение мак снмумов интерферометров может быть использовано для выбора рабочей точки результирующего интерференционного контура. [c.41]

Оригинальный метод пространственного кодирования в спектральном приборе, построенном по схеме, аналогичной классической, был предложен А. Жираром в 1960 г. [14]. На входе и выходе вместо щелей он поставил плоские прозрачные пластинки, склеенные из [c.52]

Для абсолютных. измерений яркостей з вакуумной области спектра широко применяются счетчики Гейгера [172—176]. Методы градуировки и особенности конструкции счетчиков, позволяющие осуществить абсолютные измерения яркостей, описаны в работах [172, 173, 176, 177]. Гейгеровские счетчики первоначально применялись только для измерения яркостей спектральных линий с длинами волн короче 100 А. В настояи1ее время область их применения расширена и счетчики используются для регистрации и более длинноволновых излучений. Верхняя граница длин волн соответствует 300 А и обусловлена отсутствием материалов, достаточно прозрачных и прочных в более длинноволновой области [175]. [c.216]

Сравнение двух излучений одинакового спектрального состава в вакуумной области спектра в принципе ничем не отличается от такого же сравнения в близкой ультрафиолетовой области. При фотоэлектрической регистрации может быть использован любой детектор, чувствительный к вакуумной области спектра. При фотографической регистрации марки почернения так же, как и в видимой области, можно наносить, изменяя ширину щели при регистрации сплошного спектра. Но не все обычные методы калибровки пластинок и нанесения на них марок почернения оказываются пригодными так, например, методы построения характеристических кривых с использованием ступенчатых ослабителей не годятся (трудно подобрать материалы для изготовления ослабителя, прозрачного в этой области). Кроме того, большинство приборов, применяемых для вакуумного ультрафиолета, астигматичны, что затрудняет применение ослабителей. [c.240]

В фотометрическом анализе используются как видимая область спектра, так и другие спектральные области. Большое распространение, в частности, получили УФ-фотометры, широкодиапазонные спектрофотометры и фотометры, охватывающие спектр от УФ- до ИК-диапазонов разрабатываются спектрозональные системы, в которых используются пропускатели излучения с широкой полосой прозрачности и измеряются показатели пропускания, аналогичные координатам цветности. Результаты исследований последним методом могут представляться на диаграммах, подобных диаграммам цветности в колориметрии. [c.99]

Такой метод измерения скорости ультразвука часто применяется вплоть до самых высоких частот порядка 10 гц. Измеряя интенсивность спектральных линий при дифракции света на ультразвуке, удаётся также производить весьма точные измерения поглощения ультразвуковых волн в прозрачных для света жидкостях. [c.297]

Основными спектроскопическими методами, пригодными для изучения матрично-изолированных молекул, являются электронная абсорбционная и эмиссионная спектроскопия в видимой и УФ-областях, ИК-спектроскопия поглощения и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Электронные и колебательные спектры поглощения получают обычно на образцах, осажденных на охлажденных подложках, которые прозрачны в данной спектральной области (рис. 1.1, а). Эксперименты по электронной эмиссионной спектроскопии, которые включают возбуждение молекул под действием интенсивного облучения и регистрацию излучения матрицы спектрометром, удобнее проводить с образцом, осажденным на металлической подложке (рис. Л,б). Такая схема пригодна и для получения спектров комбинационного рассеяния (КР). В ЭПР-экопериментах образец находится в резонаторе ЭПР-спектрометра под действием сильного магнитного поля и радиочастотного излучения, поэтому матрицу часто осаждают на стержень или пластину из синтетического сапфира (рис. 1.1, в). [c.11]

По сравнению с обычными источниками лазеры с их высокой спектральной интенсивностью существенно повысили предельную чувствительность оптико-акустического метода. Он позволяет при мощности излучения в 1 Вт регистрировать очень малый коэффициент поглощения в газе при атмосферном давлении, когда вся поглощенная энергия переходит в тепло, на уровне 10 см". Это для многих молекул соответствует их относительному уровню концентрации в газовой смеси 10 — 10 %. Оптико-акустический эффект можно использовать и для анализа жидких и твердых образцов при возбуждении в них звуковых колебаний. Однако гораздо чувствительнее этот метод оказывается при регистрации звука не непосредственно в исследуемых образцах, а в находящемся вокруг них газе, формирование звука в котором происходит за счет процесса теплопередачи от поверхности образца. Наиболее перспективен такой метод для определения коэффициента пропускания прозрачных диэлектриков (приблизительно до 10 см ), помещаемых внутрь замкнутой камеры, заполненной каким-либо непоглощающим излучение газом (рис. 11.63, б). Кроме того, он эффективен в спектроскопии сильнопоглощающих сред (рис. VII.63, е), когда газ нагревается за счет поглощенной в образце мощности при отражении. По последней схеме можио [c.442]

Бесконтактные методы теплового контроля основаны на использовании инфракрасного излучения, испускаемого всеми нафетыми телами. Инфракрасное излучение занимает широкий диапазон длин волн от 0,76 до 1000 мкм. На практике в ТНК преимущественно используются два спектральных диапазона З...5и8... 14 мкм, совпадающие с окнами максимальной прозрачности атмосферы и являющиеся наиболее информативными. Спектр, мощность и пространственные характеристики этого излучения зависят от температуры тела и его излучательной способности, обусловленной, в основном, его материалом и микроструктурными характеристиками излучающей поверхности. Например, шероховатые поверхности излучают сильнее, чем зеркальные. При повышении температуры мощность излучения быстро растет, а ее максимум сдвигается в область более коротких длин волн. Эта закономерность характеризуется законом смещения Вина [c.531]

Явление уширения спектральных линий имеет большое практич. значение. Из доплеровского уширения можно получить сведения о распределении излучающих частиц по скоростям. Уширение из-за взаимодействия позволяет оценить концентрацию возмущающих частиц. Иапр., метод измерения концентрации заряженных частиц в плазме но уширению спектральных линий является одним из наиболее точных. В ряде задач знание контуров спектра [ь-пых линий необходимо для определения прозрачности газа. Кроме того, уширение спектральных лппий является одним из очень немногих источников информации о взаимодействии атомов в сильновозбужденных состояниях. [c.419]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...