투과율

전자기파는 전파하는 매질에 의해 여러 방식으로 영향을 받을 수 있다. 매질의 불연속 지점에서 산란, 흡광, 그리고 반사 및 굴절될 수 있다. 이 페이지는 마지막 세 가지에 대한 개요이다. 재료 및 모든 표면의 투과율(영어: Transmittance)은 복사 에너지를 투과시키는 효율성이다. 초기 (입사) 복사선 중 관심 위치 (종종 관측 위치)로 전파되는 부분이다. 이는 투과계수로 설명될 수 있다.

지구 대기의 1해리 해수면 경로(적외선 영역^[1])에 대한 투과율. 뜨거운 대기의 자연 복사로 인해 복사 강도는 투과된 부분과 다르다.

광학 및 근적외선 스펙트럼에서 루비의 투과율. 두 개의 넓은 청색 및 녹색 흡수 대역과 루비 레이저의 파장인 694nm 파장에서 하나의 좁은 흡수 대역에 주목하라.

표면 투과율

반구형 투과율

표면의 반구형 투과율(영어: Hemispherical transmittance)은 T로 표시되며 다음과 같이 정의된다.^[2]

${\displaystyle T={\frac {\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {t} }}{\Phi _{\mathrm {e} }^{\mathrm {i} }}},}$

여기서

• Φ_e^t는 입사 복사선 반대편 반구로 해당 표면에 의해 투과된 방사속이다.
• Φ_eⁱ는 해당 표면에 의해 수신된 방사속이다.

반구형 투과율은 아래에 설명된 방향성 투과율에 대한 적분으로 계산될 수 있다.

분광 반구형 투과율

표면의 주파수 분광 반구형 투과율(영어: Spectral hemispherical transmittance in frequency)과 파장 분광 반구형 투과율(영어: spectral hemispherical transmittance in wavelength)은 각각 T_ν와 T_λ로 표시되며 다음과 같이 정의된다.^[2]

${\displaystyle T_{\nu }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {t} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\nu }^{\mathrm {i} }}},}$

${\displaystyle T_{\lambda }={\frac {\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {t} }}{\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},}$

여기서

• Φ_e,ν^t는 입사 복사선 반대편 반구로 해당 표면에 의해 투과된 주파수 분광 방사속이다.
• Φ_e,νⁱ는 해당 표면에 의해 수신된 주파수 분광 방사속이다.
• Φ_e,λ^t는 입사 복사선 반대편 반구로 해당 표면에 의해 투과된 파장 분광 방사속이다.
• Φ_e,λⁱ는 해당 표면에 의해 수신된 파장 분광 방사속이다.

방향성 투과율

표면의 방향성 투과율(영어: Directional transmittance)은 T_Ω로 표시되며 다음과 같이 정의된다.^[2]

${\displaystyle T_{\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {t} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega }^{\mathrm {i} }}},}$

여기서

• L_e,Ω^t는 입체각 Ω로 해당 표면에 의해 투과된 방사휘도이다.
• L_e,Ωⁱ는 해당 표면에 의해 수신된 방사휘도이다.

분광 방향성 투과율

표면의 주파수 분광 방향성 투과율(영어: Spectral directional transmittance in frequency)과 파장 분광 방향성 투과율(영어: spectral directional transmittance in wavelength)은 각각 T_ν,Ω와 T_λ,Ω로 표시되며 다음과 같이 정의된다.^[2]

${\displaystyle T_{\nu ,\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {t} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\mathrm {i} }}},}$

${\displaystyle T_{\lambda ,\Omega }={\frac {L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {t} }}{L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\mathrm {i} }}},}$

여기서

• L_e,Ω,ν^t는 해당 표면에 의해 투과된 주파수 분광 방사휘도이다.
• L_e,Ω,νⁱ는 해당 표면에 의해 수신된 주파수 분광 방사휘도이다.
• L_e,Ω,λ^t는 해당 표면에 의해 투과된 파장 분광 방사휘도이다.
• L_e,Ω,λⁱ는 해당 표면에 의해 수신된 파장 분광 방사휘도이다.

광 투과율

광도측정 분야에서 필터의 광 투과율은 광학 필터에 의해 투과되는 광속 또는 강도의 양을 측정하는 것이다. 이는 일반적으로 표준 광원 (예: 광원 A, 광원 C 또는 광원 E)을 기준으로 정의된다. 표준 광원에 대한 광 투과율은 다음과 같이 정의된다.

${\displaystyle T_{lum}={\frac {\int _{0}^{\infty }I(\lambda )T(\lambda )V(\lambda )d\lambda }{\int _{0}^{\infty }I(\lambda )V(\lambda )d\lambda }}}$

여기서:

• ${\displaystyle I(\lambda )}$는 표준 광원의 분광 방사속 또는 강도 (정의되지 않은 크기)이다.
• ${\displaystyle T(\lambda )}$는 필터의 분광 투과율이다.
• ${\displaystyle V(\lambda )}$는 비시감도이다.

광 투과율은 측정에 사용된 표준 광원의 광속 또는 강도의 크기와 무관하며, 무차원량이다.

내부 투과율

광학적 깊이

정의에 따르면 내부 투과율은 광학적 깊이 및 흡광도와 다음과 같이 관련된다.

${\displaystyle T=e^{-\tau }=10^{-A},}$

여기서

• τ는 광학적 깊이이다.
• A는 흡광도이다.

비어-람베르트 법칙

 이 부분의 본문은 비어-람베르트 법칙입니다.

비어-람베르트 법칙에 따르면 재료 샘플에 N개의 감쇠종이 있는 경우,

${\displaystyle \tau =\sum _{i=1}^{N}\tau _{i}=\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}\int _{0}^{\ell }n_{i}(z)\,\mathrm {d} z,}$

${\displaystyle A=\sum _{i=1}^{N}A_{i}=\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}\int _{0}^{\ell }c_{i}(z)\,\mathrm {d} z,}$

여기서

• σ_i는 재료 샘플에서 감쇠종 i의 감쇠 단면적이다.
• n_i는 재료 샘플에서 감쇠종 i의 개수밀도이다.
• ε_i는 재료 샘플에서 감쇠종 i의 몰 감쇠 계수이다.
• c_i는 재료 샘플에서 감쇠종 i의 양 농도이다.
• ℓ은 재료 샘플을 통과하는 광선의 경로 길이이다.

감쇠 단면적과 몰 감쇠 계수는 다음 관계를 가진다.

${\displaystyle \varepsilon _{i}={\frac {\mathrm {N_{A}} }{\ln {10}}}\,\sigma _{i},}$

개수밀도와 양 농도는 다음 관계를 가진다.

${\displaystyle c_{i}={\frac {n_{i}}{\mathrm {N_{A}} }},}$

여기서 N_A는 아보가드로 상수이다.

균일한 감쇠의 경우, 이러한 관계는 다음과 같이 된다.^[3]

${\displaystyle \tau =\sum _{i=1}^{N}\sigma _{i}n_{i}\ell ,}$

${\displaystyle A=\sum _{i=1}^{N}\varepsilon _{i}c_{i}\ell .}$

불균일 감쇠의 경우는 예를 들어 대기과학 응용 분야와 방사선 차폐 이론에서 발생한다.

다른 복사 측정 계수

Radiometry coefficientsv • d • e • h

양		SI 단위	비고
이름	Sym.
반구 방사율	ε	빈칸	표면 복사 발산도를 동일 온도 흑체의 복사 발산도로 나눈 값.
스펙트럼 반구 방사율	εν ελ	빈칸	표면 스펙트럼 발산도를 동일 온도 흑체의 스펙트럼 발산도로 나눈 값.
방향 방사율	εΩ	빈칸	표면이 방출하는 복사 휘도를 동일 온도 흑체가 방출하는 복사 휘도로 나눈 값.
스펙트럼 방향 방사율	εΩ,ν εΩ,λ	빈칸	표면이 방출하는 스펙트럼 복사 휘도를 동일 온도 흑체가 방출하는 스펙트럼 복사 휘도로 나눈 값.
반구 흡수율	A	빈칸	표면이 흡수하는 복사 선속을 그 표면이 받는 복사 선속으로 나눈 값. "흡광도"와 혼동하지 않아야 한다.
스펙트럼 반구 흡수율	Aν Aλ	빈칸	표면이 흡수하는 스펙트럼 선속을 그 표면이 받는 스펙트럼 선속으로 나눈 값. "스펙트럼 흡광도"와 혼동하지 않아야 한다.
방향 흡수율	AΩ	빈칸	표면이 흡수하는 복사 휘도를 그 표면에 입사하는 복사 휘도로 나눈 값. "흡광도"와 혼동하지 않아야 한다.
스펙트럼 방향 흡수율	AΩ,ν AΩ,λ	빈칸	표면이 흡수하는 스펙트럼 복사 휘도를 그 표면에 입사하는 스펙트럼 복사 휘도로 나눈 값. "스펙트럼 흡광도"와 혼동하지 않아야 한다.
반구 반사율	R	빈칸	표면이 반사하는 복사 선속을 그 표면이 받는 복사 선속으로 나눈 값.
스펙트럼 반구 반사율	Rν Rλ	빈칸	표면이 반사하는 스펙트럼 선속을 그 표면이 받는 스펙트럼 선속으로 나눈 값.
방향 반사율	RΩ	빈칸	표면이 반사하는 복사 휘도를 그 표면이 받는 복사 휘도로 나눈 값.
스펙트럼 방향 반사율	RΩ,ν RΩ,λ	빈칸	표면이 반사하는 스펙트럼 복사 휘도를 그 표면이 받는 스펙트럼 복사 휘도로 나눈 값.
반구 투과율	T	빈칸	표면이 투과하는 복사 선속을 그 표면이 받는 복사 선속으로 나눈 값.
스펙트럼 반구 투과율	Tν Tλ	빈칸	표면이 투과하는 스펙트럼 선속을 그 표면이 받는 스펙트럼 선속으로 나눈 값.
방향 투과율	TΩ	빈칸	표면이 투과하는 복사 휘도를 그 표면이 받는 복사 휘도로 나눈 값.
스펙트럼 방향 투과율	TΩ,ν TΩ,λ	빈칸	표면이 투과하는 스펙트럼 복사 휘도를 그 표면이 받는 스펙트럼 복사 휘도로 나눈 값.
반구 감쇠 계수	μ	m−1	단위 길이당 부피에 흡수 및 산란되는 복사 선속을 그 부피가 받는 복사 선속으로 나눈 값.
스펙트럼 반구 감쇠 계수	μν μλ	m−1	단위 길이당 부피에 흡수 및 산란되는 스펙트럼 복사 선속을 그 부피가 받는 스펙트럼 복사 선속으로 나눈 값.
방향 감쇠 계수	μΩ	m−1	단위 길이당 부피에 흡수 및 산란되는 복사 휘도를 그 부피가 받는 복사 휘도로 나눈 값.
스펙트럼 방향 감쇠 계수	μΩ,ν μΩ,λ	m−1	단위 길이당 부피에 흡수 및 산란되는 스펙트럼 복사 휘도를 그 부피가 받는 스펙트럼 복사 휘도로 나눈 값.

같이 보기

• 불투명도 (광학)
• 광도측정
• 복사선 측정