Hallo,
nun muss ich doch mal ein paar Fragen loswerden, da sich viele wichtige Begriffe im Internet doch enorm vermischen.
Es gibt auf einer englischsprachigen Internetseite ( http://omlc.ogi.edu/spectra/water/abs/index.html ) eine Messdaten-Datensammlung von Wasser (H2O) in Form von je folgenden Angaben:
„Lambda (nm) und Absorption (1/cm)“.
Der Autor der Seite gibt dabei an:
„All the data on this page is presented in terms of wavelength in nanometers and the Beer’s law absorption coefficient µa that is presented in units of inverse centimeters.“
Die Daten selbst stammen von Messungen angefangen bei Sullivan 1963 bis hin zu Pope, Sogandares und Fry 1997, in tabellarischer Form.
Ich möchte nun diese Daten umrechnen um sie später als „*.ior“ Datei (Complex Index of Refraction Datei, von „Maxwell Render“ genutzt, http://www.maxwellrender.com/ ) nutzen zu können.
In ihr stehen die Messdaten in Form von:
N und K
N ist dabei der „refractive index“ bei einer bestimmten Wellenlänge
K ist dabei angegeben als der „extinction coefficient“ bei einer bestimmten Wellenlänge, genauer:
„The K is the extinction coefficient: the amount of absorption loss when an electromagnetic
wave propagates through a material. This is usually confused with the Abbe, but it is not
related to this. K is related to the extinction of the wave.“
Als Formelangabe wird dieses angegeben:
Refraction at a particular wavelength = Nd + K.i (bzw. Nd + K*i)
(„d“ steht dabei lediglich als zusätzlicher Hinweis auf die Fraunhofer D Linie bei 589,29 nm)
Hier beginnt im Endeffekt die Verwirrung, da im Internet Formelzeichen und Begriffe wie Absorptionskoeffizient, Absorptionsindex, spektrale Absorptionszahl, Extinktionskoeffizient sich quasi quer mischen und man dadurch nichtmehr weiss was denn nun gemeint ist, speziell wenn man sich diverse Formeln anschaut.
Meine Fragen wären also:
- Um was handelt es sich bei den Messdaten in „1/cm“ tatsächlich?
Wirklich um den „Absorptionskoeffizienten“?
Da dieser z.B. bei Wikipedia als „α“ angegeben ist, der Autor der weiter oben genannten Internetseite es allerdings als „µa“ angibt(?).
Wie habe ich das „µa“ zu verstehen?
- Meine zweite Frage bezieht sich auf das „K“, das als der „Extinktionskoeffizient“ beschrieben wurde.
Um diesen zu berechnen war meine Vermutung folgende abgeleitete Formel herzunehmen (Quelle der ursprünglichen Formel: http://de.wikipedia.org/wiki/Absorptionskoeffizient ):
K = α * c / 2 * 2 * Pi * ν
wobei:
K der von mir gesuchte Extinktionskoeffizient ist,
α der Absorptionskoeffizient,
c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum
und Zitat(siehe Wikipedia QuellenLink):
„ν die Frequenz des Lichtes“ ist (hierbei schonmal ein Vermerk auf meine dritte gleich folgende Frage).
Ist diese Vermutung richtig?
- Meine dritte Frage bezieht sich wie schon erwähnt auf die „Frequenz des Lichtes“, die in der oben genannten Formel mit einem speziellen „ν“ angegeben ist.
Handelt es sich dabei um die Ausbreitungsgeschwindigkeit „ν“ im Medium, also:
ν = c / n ?
Oder ist damit das physikalische Formelzeichen von Frequenz gemeint also v anstatt dem Formelzeichen aus der Technik f ?
da es hier 2 Formeln gibt:
f (bzw. normales „v“) = ν / λ
und:
f (bzw. normales „v“) * λ = c / n
was abgeleitet nichts anderes wäre als wie:
f (bzw. normales „v“) = c / n * λ = ν / λ
Die Frage ist also welches „v“ damit gemeint war in der weiter oben beschriebenen komplexeren Formel mit Vermerk des Autors auf „Frequenz des Lichtes“
- Meine vierte Frage wäre nochmal das Thema K, um die Verwirrung loszuwerden.
Ich habe dazu die verschiedenen Bezeichnungen zugeordnet:
Imaginärteil K (Κ = n * Κ’) nennt man:
„spektrale Absorptionszahl“ bzw. „Extinktionskoeffizient“ bzw. „Imaginärteil der komplexen Brechzahl“ und wird manchmal auch mit n’’ anstatt K angegeben,
Κ’ (griechisch: kappa) ist dabei der:
„Absorptionsindex“ bzw. „Dämpfungsindex“
Hoffe das ist richtig zugeordnet.
- Die fünfte und damit letzte Frage wäre das Thema „Imaginärteil“.
Bezogen auf die Formel:
komplexer Brechungsindex = n + i * K
Kann mir jemand einen Tipp geben wie das in etwa zu verstehen ist in Bezug auf K?
Da in den *.ior Dateien nur je 2 Werte der Formel übermittelt werden, also:
n (Brechungsindex) und K (Extinktionskoeffizient).
„Dumm gesagt“ das „i“ fehlt also.
Wird das „i“ nur als „Hinweis“ gehandelt, dass es sich bei „K“ um einen Imaginärteil handelt (so wie z.B. „betrunkener.Wachposten“ nur ein „Hinweis“ wäre, dass es sich bei dem „Wachposten“ um einen „betrunkenen“ handelt) oder muss ich es dem „K“ Wert noch dazurechnen bevor ich es in die Datei eintrage?
Dazurechnen wüsste ich dabei nicht wie und warum.
Als „Hinweis“ um was es sich bei „K“ handelt, kann ich mir dagegen schon eher vorstellen. Da es so Sinn machen würde und falls doch eine Berechnung mit „i“ vorgenommen werden muss, diese dann Programmintern abläuft bzw. stattfindet.
Vielen Dank schonmal für die Hilfe
und sorry für den langen Text, aber wollte mein Problem möglichst ausführlich beschreiben, damit man es besser verstehen und darauf eingehen kann.
Robert aus Aachen, Designstudent
(daher auch der noch vorhandene Wissensmangel im Bereich Physik/Optik)