Absorbție (fizică)

În fizică, absorbția reprezintă:

• procesul de pătrundere a particulelor (molecule, atomi sau ioni) unei substanțe (absorbit) într-o altă substanță (absorbant).
• micșorarea energiei cinetice sau a numărului particulelor, la trecerea printr-o substanță.
• fenomenul de atenuare a energiei unei radiații electromagnetice în timpul trecerii sale printr-un mediu transparent. Energia care este absorbită de către mediu se transformă în alte forme de energie.

Formule

În cazul atenuării radiației electromagnetice, soluția ecuației undelor plane, ce se propagă în direcția axei Ox într-un mediu disipativ, se poate scrie:

$\Psi =ae^{-{\frac {\alpha }{2}}x}e^{i(\omega t-kx)},$

unde $\omega$ este pulsația undei, iar k numărul de undă.

Deoarece intensitatea undei este proporțională cu pătratul amplitudinii (egal cu $\Psi \Psi ^{*}$), rezultă:

$I=C\Psi \Psi ^{*}=Ca^{2}e^{-\alpha x},$

unde $Ca^{2}=I_{0}$ (intensitatea undei înainte de a pătrunde în mediul disipativ). Deci:

$I=I_{0}e^{-\alpha x}$

și reprezintă legea de absorbție a undelor, unde $\alpha$ este coeficientul de absorbție.

În funcție de penetrația $\delta$, legea de absorbție a undelor se mai poate scrie:

$I=I_{0}e^{-2{\frac {x}{\delta }}}.$

Fluxul energetic $\Phi _{\text{e}}$ al undei este energia ce pătrunde în mediu în unitate de timp: $\Phi _{\text{e}}={\frac {dW_{\text{e}}}{dt}}$;

în care $W_{\text{e}}$ este energia electromagnetică a radiației luminoase. Fluxul (ca și puterea) se măsoară în wați.

Intensitatea unei unde plane incidente $I_{0}$ suferă o micșorare după legea:

$I=I_{0}e^{-kd}$

unde d este grosimea stratului de substanță străbătută de lumină, k este coeficientul de absorbție care în general depinde de lungimea de undă.

Absorbția atmosferică

Absorbția atmosferică reprezintă fenomenul de absorbție selectivă a radiațiilor electromagnetice (solare, stelare etc.) care pătrund în atmosfera terestră, datorită unor constituenți gazoși ai săi. Atmosfera este transparentă pentru radiația vizibilă (prezintă o fereastră optică între 0,3 și 0,8 μ), dar este parțial opacă pentru domeniul ultraviolet și pentru cel infraroșu.

Straturile ionosferei reflectă radiația radio cu lungime de undă mare. Radiația ultravioletă solară cu lungimea de undă mai mică de 0,29 μ este absorbită de stratul de ozon al atmosferei, datorită disocierii atomilor de oxigen și recombinării moleculelor de ozon (O₃), de oxigen (O₂) și de azot (N₂). De asemenea, radiația infraroșie este puternic absorbită în atmosferă din cauza prezenței (benzilor de absorbție) vaporilor de apă (H₂O), dioxidului de carbon (CO₂), bioxidului de azot (NO₂), metanului (CH₄) și ozonului.

Absorbția atmosferică nu este totală decât în infraroșul îndepărtat; în infraroșul apropiat, câteva ferestre situate între benzile de absorbție ale vaporilor de apă, la circa 1,6, 2,2 și 3,8 μ, permit recepționarea acestei radiații. "Fereastra radio" cuprinde lungimi de undă cu valori între 8 mm și circa 20m.

Referințe

• Thomas, Michael E. (ianuarie 2006). Optical Propagation in Linear Media: Atmospheric Gases and Particles, Solid-State Components, and Water. Oxford University Press, USA. pp. 3... (Chapter 1, 2, 7). ISBN 978-0-19-509161-8. 
• ProfHoff, Ken Mellendorf, and Vince Calder (noiembrie 2010). „Reflection and Absorption”. Physics Archive - Ask a scientist. Argonne National Laboratory. Arhivat din original la 21 noiembrie 2010. Accesat în 14 noiembrie 2010. Mentenanță CS1: Nume multiple: lista autorilor (link)

Vezi și

• Legea Beer-Lambert
• Optica ondulatorie
• Dispersia luminii

Legături externe

• Absorbția luminii