WikiDer > Оптические свойства воды и льда - Википедия

Optical properties of water and ice - Wikipedia

В показатель преломления из воды при 20 ° C для видимого света 1,33[1]. Показатель преломления нормального льда 1,31 (от Список показателей преломления). В общем, показатель преломления - это комплексное число с действительной и мнимой частями, где последняя указывает величину потерь на поглощение на определенной длине волны. В видимой части электромагнитного спектра мнимая часть показателя преломления очень мала. Однако вода и лед поглощают инфракрасное излучение и закрывают инфракрасное атмосферное окно тем самым способствуя парниковый эффект

Спектр поглощения чистой воды используется во многих областях, включая рассеяние света и поглощение лед кристаллы и капли воды в облаке, теории радуга, определение альбедо однократного рассеяния, цвет океана, и много других.

Количественное описание показателя преломления

Для длин волн от 0,2 мкм до 1,2 мкм и температур от -12 ° C до 500 ° C действительная часть показателя преломления воды может быть рассчитана с помощью следующего эмпирического выражения:[2]

Где:

,
, и

и соответствующие константы = 0.244257733, = 0.00974634476, = −0.00373234996, = 0.000268678472, = 0.0015892057, = 0.00245934259, = 0.90070492, = −0.0166626219, = 273,15 К, = 1000 кг / м3, = 589 нм, = 5,432937, и = 0.229202.

В приведенном выше выражении T - абсолютная температура воды (в K), длина волны света в нм, плотность воды в кг / м3, n - действительная часть показателя преломления воды.

Объемная масса воды

В приведенной выше формуле плотность воды также зависит от температуры и определяется следующим образом:[3][4]

с:

  • = -3,983035 ° С
  • = 301,797 ° С
  • = 522528,9 ° С2
  • = 69,34881 ° С
  • = 999,974950 кг / м3

Показатель преломления (действительная и мнимая части) для жидкой воды

Показатель преломления жидкой воды
Длина волны (мкм)Волновое число (см−1)Частота (ТГц)пkα '(см−1)
0.2005.00×1041.50×1031.3961.1×10−70.069
0.2254.44×1041.33×1031.3734.9×10−80.027
0.2504.00×1041.20×1031.3623.35×10−80.0168
0.2753.64×1041.09×1031.3542.35×10−80.0107
0.3003.33×1049991.3491.6×10−86.7×10−3
0.3253.08×1049221.3461.08×10−84.18×10−3
0.3502.86×1048571.3436.5×10−92.3×10−3
0.3752.67×1047991.3413.5×10−91.2×10−3
0.4002.50×1047491.3391.86×10−95.84×10−4
0.4252.35×1047051.3381.3×10−93.8×10−4
0.4502.22×1046661.3371.02×10−92.85×10−4
0.4752.11×1046311.3369.35×10−102.47×10−4
0.5002.00×1046001.3351.00×10−92.51×10−4
0.5251.90×1045711.3341.32×10−93.16×10−4
0.5501.82×1045451.3331.96×10−94.48×10−4
0.5751.74×1045211.3333.60×10−97.87×10−4
0.6001.67×1045001.3321.09×10−82.28×10−3
0.6251.60×1044801.3321.39×10−82.79×10−3
0.6501.54×1044611.3311.64×10−83.17×10−3
0.6751.48×1044441.3312.23×10−84.15×10−3
0.7001.43×1044281.3313.35×10−86.01×10−3
0.7251.38×1044141.3309.15×10−80.0159
0.7501.33×1044001.3301.56×10−70.0261
0.7751.29×1043871.3301.48×10−70.0240
0.8001.25×1043751.3291.25×10−70.0196
0.8251.21×1043631.3291.82×10−70.0282
0.8501.18×1043531.3292.93×10−70.0433
0.8751.14×1043431.3283.91×10−70.0562
0.9001.11×1043331.3284.86×10−70.0679
0.9251.08×1043241.3281.06×10−60.144
0.9501.05×1043161.3272.93×10−60.388
0.9751.03×1043071.3273.48×10−60.449
1.01.0×1043001.3272.89×10−60.36
1.283002501.3249.89×10−61.0
1.471002101.3211.38×10−412
1.662001901.3178.55×10−56.7
1.856001701.3121.15×10−48.0
2.050001501.3061.1×10−369
2.245001361.2962.89×10−417
2.442001251.2799.56×10−450.
2.638001151.2423.17×10−3150
2.6537701131.2196.7×10−5318
2.7037001111.1880.019880
2.7536401091.1570.0592700
2.8035701071.1420.1155160
2.8535101051.1490.1858160
2.9034501031.2010.26811600
2.9533901021.2920.29812700
3.003330100.1.3710.27211400
3.05328098.31.4260.2409990
3.10323096.71.4670.1927780
3.15317095.21.4830.1355390
3.20312093.71.4780.09243630
3.25308092.21.4670.06102360
3.30303090.81.4500.03681400
3.35299089.51.4320.0261979
3.40294088.21.4200.0195721
3.45290086.91.4100.0132481
3.50286085.71.4000.0094340
3.62780831.3850.00515180
3.72700811.3740.00360120
3.82630791.3640.00340110
3.92560771.3570.00380120
4.02500751.3510.00460140
4.12440731.3460.00562170
4.22380711.3420.00688210
4.3233070.1.3380.00845250
4.42270691.3340.0103290
4.52220671.3320.0134370
4.62170651.3300.0147400
4.72130641.3300.0157420
4.82080621.3300.0150390
4.92040611.3280.0137350
5.0200060.1.3250.0124310
5.11960591.3220.0111270
5.21920581.3170.0101240
5.31890571.3120.0098230
5.41850561.3050.0103240
5.51820551.2980.0116380
5.61790541.2890.0142320
5.71750531.2770.0203450
5.81720521.2620.0330710
5.91690511.2480.06221300
6.0167050.1.2650.1072200
6.11640491.3190.1312700
6.2161048.41.3630.08801800
6.3159047.61.3570.05701100
6.4156046.81.3470.0449880
6.5154046.11.3390.0392760
6.6152045.41.3340.0356680
6.7149044.71.3290.0337630
6.8147044.11.3240.0327600
6.9145043.41.3210.0322590
7.0143042.81.3170.0320570

Полный показатель преломления воды определяется как т = п + ik. Коэффициент поглощения α 'используется в Закон Бера – Ламберта здесь штрих означает база e соглашение. Значения приведены для воды при температуре 25 ° C и были получены из различных источников в цитируемом обзоре литературы.[5]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Лиде, Дэвид Р. (19.06.2003). CRC Справочник по химии и физике, 84-е издание. Справочник CRC. CRC Press. 8 - Концентрационные свойства водных растворов: плотность, показатель преломления, понижение точки замерзания и вязкость. ISBN 9780849304842.
  2. ^ Международная ассоциация свойств воды и пара (сентябрь 1997 г.). Выпуск показателя преломления обычных водных веществ в зависимости от длины волны, температуры и давления (IAPWS R9-97) (PDF) (Отчет). Получено 2008-10-08.
  3. ^ https://metgen.pagesperso-orange.fr/metrologiefr19.htm
  4. ^ https://www.econology.info/masse-volumique-eau-temperature/
  5. ^ Хейл, Джордж; Куэрри, Марвин (1 марта 1973 г.). «Оптические константы воды в диапазоне длин волн от 200 нм до 200 мкм». Прикладная оптика. Оптическое общество Америки. 12 (3): 555–563. Bibcode:1973ApOpt..12..555H. Дои:10.1364 / AO.12.000555. PMID 20125343. Получено 8 января 2014.

Рекомендации

  • Поуп Р. М., Фрай Э. С. Спектр поглощения (380-700 нм) чистой воды. II. Интегрирующие измерения полости, Appl. Опт., 36, 8710-8723, 1997.
  • Мобли, Кертис Д., Свет и вода: перенос излучения в природных водах; частично на основе сотрудничества с Рудольфом В. Прайзендорфер, Сан-Диего, Academic Press, 1994, 592 стр., ISBN 0-12-502750-8