Показа́тель рассе́яния — величина, обратная расстоянию, на котором поток монохроматического излучения, распространяющегося в среде в виде параллельного пучка, уменьшается вследствие рассеяния в среде в некоторое заранее оговоренное число раз. В принципиальном плане степень уменьшения потока излучения в данном определении можно выбирать любой, однако в научно-технической, справочной и нормативной литературе и в целом на практике используются два значения степени уменьшения: одно, равное 10 (десятичный показатель рассеяния), и другое — числу е (натуральный показатель рассеяния).
Десятичный показатель рассеяния [1] определяется в соответствии с формулой:
где — поток излучения на входе в среду, — поток излучения после прохождения им в рассеивающей среде расстояния .
Соответственно поток излучения при распространении его в рассеивающей среде в таком случае описывается выражением:
В дифференциальной форме его можно записать так:
Здесь — изменение поток излучения, после прохождения им слоя среды с малой толщиной .
Десятичный показатель рассеяния удобно использовать при выполнении оптотехнических расчетов, в частности для определения коэффициентов пропускания оптических систем.
Натуральный показатель рассеяния
Натуральный показатель рассеяния [1] рассчитывается в соответствии с формулой:
Натуральный и десятичный показатели рассеяния связаны друг с другом соотношением или приближенно .
При использовании натурального показателя рассеяния зависимость потока излучения от расстояния, пройденного излучением в рассеивающей среде, описывается выражением:
Его вид в дифференциальной форме таков:
Уравнения с участием натурального показателя рассеяния имеют более компактный вид, чем в случае использования десятичного показателя рассеяния, и не содержат имеющего искусственное происхождение множителя ln(10). Поэтому в научных исследованиях фундаментального характера преимущественно используется натуральный показатель рассеяния.
Единицы измерения
В рамках Международной системы единиц (СИ) выбор единиц измерения определяется соображениями удобства и сложившимися традициями. Наиболее широко используются обратные сантиметры (см−1) и обратные метры (м−1).
После создания оптических материалов с экстремально низкими потерями и последовавшего вслед за этим развитием волоконной оптики в качестве единицы измерения показателя рассеяния стали использовать дБ/км (dB/km). В этом случае расчет значений показателя рассеяния производится по формуле:
где выражается в км.
Таким образом, дБ/км в 106 раз меньше, чем см−1. Соответственно, если показатель рассеяния материала равен 1 дБ/км, то это означает, что его десятичный показатель рассеяния равен 10−6 см−1.
Примеры значений
Показатель рассеяния является важной характеристикой оптических материалов. В таблице приведены значения десятичных показателей рассеяния некоторых бесцветных оптических стекол основных типов для спектральной линии e, то есть на длине волны 546 нм[2].