Оптические характеристики дисперсных систем

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ [c.11]

Описанные выше качественные результаты, по-ви-димому, справедливы для высококонцентрированных дисперсных систем. Однако использование уравнения переноса излучения для таких систем по аналогии с гомогенными и разбавленными дисперсными системами обусловлено возможностью применения понятия однородного объема, характеризуемого некоторыми оптическими параметрами [46, 162]. Малый объем можно считать элементарным, если количество поглощенного и рассеянного излучения пропорционально его величине [162]. Интенсивность внешнего излучения должна оставаться приближенно постоянной в пределах этого объема, а количество содержащихся в нем частиц должно быть достаточным для статистически достоверного описания его характеристик средними величинами [162]. [c.145]

В ранее использованной модели [163, 171] предполагалось, что элементарные слои, образующие стопу, имеют толщину, равную d, и их оптические характеристики принимались равными характеристикам частиц. Такая связь между свойствами элементарного слоя и образующих его частиц может быть использована по крайней мере в качестве первого приближения при плотной упаковке частиц. Если система частиц сохраняет высокую объемную концентрацию при неплотной упаковке, связь между параметрами элементарного слоя и образующих его частиц будет более сложной. Для расчета этой зависимости служит геометрическая модель элементарного слоя—двумерная модель дисперсной среды [177], в которой реальные частицы, расположенные случайным образом в одной плоскости, заменены системой регулярно расположенных в узлах плоской квадратной сетки с шагом 2ур сфер. В рамках геометрической оптики взаимодействие излучения с поверхностью не зависит от ее размеров [125], поэтому принято, что сферы имеют единичный радиус. Предполагается, что поверхность их диффузно отражающая, серая. Для расчета характеристик элементарного-слоя используется вспомогательная схема (рис. 4.1), образованная моделью 2 и двумя абсолютно черными плоскостями I и 3. Задав на а. ч. плоскости 1 поток излучения плотностью qb, можно найти коэффициенты отражения и пропускания модели rt и Т( по отношению потоков, попадающих на плоскости / и 5 после многократного отражения на частицах, образующих систему 2, к заданному потоку, а затем поглощательную способность и равную ей степень черноты. [c.149]

Обобщение теории рассеяния оптического излучения отдельными частицами на систему частиц (в дисперсных средах) в общем случае не является тривиальной задачей. Более просто эта задача решается для разреженного облака частиц, когда можно ограничиться только однократным рассеянием. Теория однократного рассеяния системой частиц строго обосновывает аддитивность оптических характеристик отдельных независимых рассеивателей, с одной стороны, и физические основы измерений оптического излучения при рассеянии системой частиц (фотометрию дисперсных сред), с другой стороны. [c.43]

При разработке теории микроструктурного анализа дисперсных рассеивающих сред из оптических измерений необходимо в ряде случаев учитывать морфологию частиц. Качественные методики учета морфологии реальных частиц в обратных задачах светорассеяния можно разработать на основе так называемого вероятностно-геометрического подхода, кратким изложением которого заканчивается первая глава монографии. Используя меры симметрии формы частиц зондируемой дисперсной среды, удается построить параметрические модификации для интегральных представлений аэрозольных оптических характеристик, которые, в свою очередь, приводят к приближенным одномерным обратным задачам аэрозольного светорассеяния. Разумеется, в общем случае обратные задачи светорассеяния для систем несферических частиц должны быть трехмерными. Однако их постановка и соответствующие расчетно-теоретические исследования в практическом отношении мало оправданы и, естественно, не вошли в настоящую монографию. Теоретическая разработка многомерных обратных задач светорассеяния применительно к атмосферно-оптическим исследованиям осуществлялась в ранее опубликованных работах авторов, как, например, [17, 35, 38]. [c.9]

Не касаясь здесь чисто дифракционных проблем теории светорассеяния, предположим, что в нашем распоряжении имеется вполне приемлемый алгоритм расчета ядер полидисперсных интегралов типа (1.123). Спрашивается, каким образом в этом случае можно было бы сформулировать в рамках операторного подхода задачи морфологического анализа зондируемых дисперсных сред. Напомним, что до сих пор мы занимались микроструктурным анализом и прогнозом оптических характеристик светорассеяния аэрозольных систем в рамках простейшей морфологической модели. [c.84]

Оптические операторы, осуществляющие взаимные преобразования различных характеристик светорассеяния полидисперсными системами частиц, вводились в оптику дисперсных сред на примере частиц сферической формы. В настоящее время эта система частиц играет роль основной морфологической модели при решении прямых и обратных задач оптики атмосферного аэрозоля. Заметим, что построение аналогичных операторов для полидисперсных систем, частицы которых имеют иную геометрическую форму, может быть осуществлено аналогичным образом. Действительно, если микроструктуру дисперсной среды описывать распределением Л (/, 1 ), то соответствующие полидисперсные интегралы будут двухкратными, и, следовательно, операторы типа Ка находятся путем численного обращения двухмерных матричных уравнений. Операторы перехода будут также двухмерными. Поэтому обобщение изложенной в первой главе теории светорассеяния системами частиц на дисперсные среды с произвольной морфологией связано, прежде всего, с увеличением размерности операторов. Хотя это и влечет увеличение объема вычислений при обработке оптической информации, в алгоритмическом плане не вызывает каких-либо особых затруднений. Описанные выше процедуры обращения могут быть достаточно просто расписаны для многомерных обратных задач. Более существенные трудности обусловливаются сложностью решения дифракционных задач при переходе к частицам с формой, отличной от сферической. Обстоятельный обзор по этим вопросам дан в монографии [9]. [c.84]

Из данного примера было бы, однако, неправильно сделать заключение, что оптические свойства дисперсных систем не связаны закономерно с оптическими свойствами материалов. Наоборот, знание основной оптической характеристики материала, его комплексного показателя преломления необходимо для расчета оптических свойств дисперсных систем наряду с такими их характеристиками, как оптические свойства среды, размер частиц, порозность системы. Поэтому накопление фундаментальных олытных данных об оптических свойствах различных технических материалов в инфракрасной части спектра и пределах колебаний этих свойств в зависимости от количества различных примесей является важной задачей дальнейших исследований. Внешний вид материалов, как известно, не позволяет судить о их прозрачности для инфракрасных лучей, и мы лишены подобного простейшего ориентира, обычного для видимой части спектра. Так, привычно непрозрачный шлак оказывается хорошо прозрачным для инфракрасного излучения. [c.80]

Это соотношение непосредственно вытекает из полученных К. С. Шифриным [Л. 40] решений, определяющих изменение электромагнитного поля при распространении волны в дисперсной системе, эквивалентной по своим оптическим характеристикам некоторому условному квазисплошному телу. Естественно, что дисперсную систему можно рассматривать как квазисплошное тело лишь в условиях, когда расстояние между частицами намного меньше длины волны излучения. При этом комплексный показатель преломления квазисплошного тела целиком определяется взвешенными частицами. Из (7-2), (7-4) и (7-6) несложно установить число частиц No и их размеры. [c.216]

На примере оператора W d, была рассмотрена оптическая задача, в которой спектральный ход одной оптической характеристики преобразуется в спектральный ход другой характеристики светорассеяния дисперсной средой. Вместе с тем в теории оптического зондирования аэрозольных систем могут возникать задачи, когда требуется осуществить прогноз углового хода (то же самое диаграммы рассеяния) 0ц( 0 Я) по спектральному ходу этой же характеристики светорассеяния. С учетом того, что говорилось выше об аналитической близости преобразуемых функций, в этом случае мы уже будем иметь дело с более сложным функциональным преобразованием. Тем не менее развиваемый в работе операторный подход к обратным задачам оптики и в этом случае позволяет строить соответствующие вычислительные схемы. [c.172]

И последнее, что следует заметить в заключение настоящей главы, связано с существенным увеличением информационных возможностей оптических многоканальных систем дистанционного зондирования атмосферы при надлежащей разработке методов численного решения обратных задач спектроскопии атмосферных газов. Общая методология построения соответствующей теории зондирования на основе явления молекулярного поглощения остается той же, что и при использовании явления рассеяния молекулярной и аэрозольной компонентами. Действительно, как показывает анализ в конце главы, существуют аналогичные функциональные связи между спектральным поведением характеристик молекулярного поглощения в различных частотных интервалах, и их можно представить с помощью аналогичных операторов восстановления и взаимного прогноза (операторов перехода). Таким образом, в рамках операторного подхода открывается перспектива построения единой физической и информационной теории оптического зондирования атмосферы в целях синхронного определения полей оптических характеристик, метеопараметров и микрофизических характеристик дисперсной компоненты. Подобная теория должна служить методологической основой создания многоканальных измерительных комплексов оптической аппаратуры в целях мониторинга окружающей среды. [c.273]

Близкие к ТАСИ-2 характеристики имеют ряд других установок, например измерители геометрических параметров изображения ИГПИ-2, ИГПИ-3, ИРИС-Т и измерительный комплекс для изучения процессов развития микроорганизмов при воздействии внешних факторов КИПРАМ, разработанные в Ленинградском электротехническом институте им. В. И. Ульянова (Ленина) [59, 74]. Эти устройства различаются методами обработки видеоинформации. В двух последних из упомянутых систем реализован интерактивный метод измерения геометрических параметров, когда сам оператор с помощью специального электромеханического устройства обводит на изображении препарата исследуемый участок при наблюдении всего изображения на экране телевизионного кинескопа [74]. В системе КИПРАМ использован микроскоп сравнения МС-51, который позволяет проводить одновременное наблюдение и измерение параметров в двух препаратах для текущего сопоставительного анализа. Предусмотрена также возможность измерения параметров перемещения частиц дисперсных фаз и их подвижности, координат траектории, продолжительности пути, скорости перемещения и других параметров. Метод анализа видеосигнала, использованный в устройстве, позволяет разрабатывать измерительные системы для оценки таких, например, параметров, как оптическая плотность движущейся частицы, изменения площади и оптической плотности, связанные с функционированием микроорганизмов, и т. д. [c.265]

Рассматриваемая терминология, применяемая для классификации гетерогенных систем, согласуется с классическими представлениями о дисперсности вещества [81]. Разделение матриц КМ на три группы — аморфную, мелкозернистую и крупнозернистую — обусловлено их различными физико-механическими характеристиками (электрические, оптические, прочностные и др.), а также особенностями изучения их визуальными и мик-роинструментальными методами. [c.18]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...