पानी और बर्फ के प्रकाशिक गुणधर्म

दृश्यता प्रकाश के लिए 20°C पर पानी का अपवर्तनांक 1.33 होता है। सामान्य बर्फ का अपवर्तक सूचकांक 1.31 है (अपवर्तक सूचकांकों की सूची से)। सामान्य तौर पर, अपवर्तन का एक सूचकांक वास्तविक और काल्पनिक भागों के साथ एक जटिल संख्या है, जहां उत्तरार्द्ध एक विशेष तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण हानि की ताकत को इंगित करता है। विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम के दृश्य भाग में, अपवर्तक सूचकांक का काल्पनिक भाग बहुत छोटा होता है। हालाँकि, पानी और बर्फ अवरक्त को अवशोषित करते हैं और अवरक्त वायुमंडलीय गवाक्ष को बंद कर देते हैं जिससे ग्रीनहाउस प्रभाव में योगदान होता है ...

शुद्ध पानी के अवशोषण स्पेक्ट्रम का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिसमें बर्फ के क्रिस्टल और बादल की पानी की बूंदों द्वारा प्रकाश का बिखराव और अवशोषण, इंद्रधनुष के सिद्धांत, एकल-बिखरने वाले अल्बेडो का निर्धारण, समुद्र का रंग और कई अन्य सम्मिलित हैं।

अपवर्तन सूचकांक का मात्रात्मक विवरण
तरंग दैर्ध्य पर 0.2 μm से 1.2 μm तक, और -12 °C से 500 °C के तापमान पर, पानी के अपवर्तन के सूचकांक का वास्तविक भाग निम्नलिखित अनुभवजन्य अभिव्यक्ति द्वारा गणना किया जा सकता है:
 * $$\frac{n^{2}-1}{n^{2}+2}(1/\overline{\rho })=a_{0}+a_{1}\overline{\rho}+a_{2}\overline{T}+a_{3}{\overline{\lambda}}^{2}\overline{T}+\frac{a_{4}}{{\overline{\lambda}}^{2}}+\frac{a_{5}}{{\overline{\lambda }}^{2}-{\overline{\lambda}}_{\mathit{UV}}^{2}}+\frac{a_{6}}{{\overline{\lambda}}^{2}-{\overline{\lambda }}_{\mathit{IR}}^{2}}+a_{7}{\overline{\rho}}^{2}$$

जहाँ:
 * $$\overline T = \frac{T}{T^{\text{*}}}$$,
 * $$\overline \rho = \frac{\rho}{\rho^{\text{*}}}$$, और
 * $$\overline \lambda = \frac{\lambda}{\lambda^{\text{*}}}$$

और उचित स्थिरांक हैं $$a_0$$ = 0.244257733, $$a_1$$ = 0.00974634476, $$a_2$$ = −0.00373234996, $$a_3$$ = 0.000268678472, $$a_4$$ = 0.0015892057, $$a_5$$ = 0.00245934259, $$a_6$$ = 0.90070492, $$a_7$$ = −0.0166626219, $$T^{*}$$ = 273.15 K,$$\rho^{*}$$ = 1000 kg/m3, $$\lambda^{*}$$ = 589 nm, $$\overline\lambda_{\text{IR}}$$ = 5.432937, and $$\overline\lambda_{\text{UV}}$$ = 0.229202.

उपरोक्त व्यंजक में, T पानी का पूर्ण तापमान है (K में), $$\lambda$$ एनएम (nm) में प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है, $$\rho$$ पानी का घनत्व kg/m3 में है, और n पानी के अपवर्तन के सूचकांक का वास्तविक भाग है।

पानी का आयतन द्रव्यमान
उपरोक्त सूत्र में, पानी का घनत्व भी तापमान के साथ बदलता रहता है और इसे निम्न द्वारा परिभाषित किया जाता है:

$$\rho(t) = a_5 \left( 1-\frac{(t+a_1)^2(t+a_2)}{a_3(t+a_4)} \right)$$

साथ:


 * $$a_1$$ = -3.983035 °C
 * $$a_2$$ = 301.797 °C
 * $$a_3$$ = 522528.9 °C 2
 * $$a_4$$ = 69.34881 °C
 * $$a_5$$ = 999.974950 kg / m3

तरल पानी के लिए द्रव सूचकांक (वास्तविक और काल्पनिक भाग)
पानी का कुल अपवर्तक सूचकांक m = n + ik के रूप में दिया गया है। अवशोषण गुणांक α' का उपयोग बीयर-लैंबर्ट कानून में किया जाता है, यहां प्रधान आधार E सभागम को दर्शाता है। मान 25 °C पर पानी के लिए हैं, और उद्धृत साहित्य समीक्षा में विभिन्न स्रोतों के माध्यम से प्राप्त किए गए थे।

यह भी देखें

 * अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण)
 * वायुमंडलीय विकिरण अंतरण कोड
 * पानी का रंग
 * पानी द्वारा विद्युत चुम्बकीय अवशोषण
 * समुद्र का रंग
 * महासागर प्रकाशिकी
 * अपवर्तक सूचकांकों की सूची

संदर्भ

 * R. M. Pope and E. S. Fry, Absorption spectrum (380-700 nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements, Appl. Opt., 36, 8710-8723, 1997.
 * Mobley, Curtis D., Light and water: radiative transfer in natural waters; based in part on collaborations with Rudolph W. Preisendorfer, San Diego, Academic Press, 1994, 592 p., ISBN 0-12-502750-8