Поглощение электромагнитного излучения: как материя накапливает энергию фотонов, превращая её во внутреннюю (тепловую). Ослабление, закон Бугера-Ламберта.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Физический процесс, при котором вещество поглощает энергию фотона и сохраняет её.
Physical process by which matter takes up a photon's energy and stores it
В физике поглощение электромагнитного излучения – это способ, которым вещество (обычно электроны, связанные в атомах) принимает энергию фотона и тем самым преобразует электромагнитную энергию во внутреннюю энергию поглотителя (например, тепловую энергию). Заметным следствием поглощения электромагнитного излучения является затухание излучения; затухание – это постепенное уменьшение интенсивности световых волн по мере их распространения в среде. Хотя поглощение волн обычно не зависит от их интенсивности (линейное поглощение), при определенных условиях (в оптике) прозрачность среды изменяется в зависимости от интенсивности волны, и возникает насыщаемое поглощение (или нелинейное поглощение).
In physics, absorption of electromagnetic radiation is how matter (typically electrons bound in atoms) takes up a photon's energy — and so transforms electromagnetic energy into internal energy of the absorber (for example, thermal energy). A notable effect of the absorption of electromagnetic radiation is attenuation of the radiation; attenuation is the gradual reduction of the intensity of light waves as they propagate through the medium. Although the absorption of waves does not usually depend on their intensity (linear absorption), in certain conditions (optics) the medium's transparency changes by a factor that varies as a function of wave intensity, and saturable absorption (or nonlinear absorption) occurs.
Измерение поглощения
Поглощение объекта определяет, какая часть падающего на него света поглощается (вместо того, чтобы быть отражённым или преломлённым). Это может быть связано с другими свойствами объекта посредством закона Бир-Ламберта. Точные измерения поглощения на различных длинах волн позволяют идентифицировать вещество с помощью абсорбционной спектроскопии, при которой образец освещается с одной стороны, а интенсивность света, выходящего из образца во всех направлениях, измеряется. Примеры абсорбционной спектроскопии включают ультрафиолетово-видимую спектроскопию, инфракрасную спектроскопию и рентгеновскую абсорбционную спектроскопию.
The absorbance of an object quantifies how much of the incident light is absorbed by it (instead of being reflected or refracted). This may be related to other properties of the object through the Beer–Lambert law. Precise measurements of the absorbance at many wavelengths allow the identification of a substance via absorption spectroscopy, where a sample is illuminated from one side, and the intensity of the light that exits from the sample in every direction is measured. A few examples of absorption are ultraviolet–visible spectroscopy, infrared spectroscopy, and X ray absorption spectroscopy.
Приложения
Понимание и измерение поглощения электромагнитного излучения имеет множество применений. В радиосвязи это проявляется в распространении радиоволн с препятствиями (не прямой видимостью). Например, это учитывается при расчете затухания радиоволн в атмосфере, используемом в проектировании спутниковых каналов связи. В метеорологии и климатологии глобальные и локальные температуры частично зависят от поглощения излучения атмосферными газами (как, например, в парниковом эффекте) и поверхностями суши и океана (см. альбедо). В медицине рентгеновские лучи поглощаются различными тканями в разной степени (особенно костной тканью), что лежит в основе рентгеновской диагностики. В химии и материаловедении различные материалы и молекулы поглощают излучение в разной степени на разных частотах, что позволяет проводить их идентификацию. В оптике солнцезащитные очки, цветные фильтры, красители и другие подобные материалы разрабатываются специально с учетом того, какие видимые длины волн они поглощают и в каких пропорциях. В биологии фотосинтезирующим организмам необходимо поглощение света соответствующих длин волн в активной зоне хлоропластов для преобразования световой энергии в химическую энергию в сахарах и других молекулах. В физике известно, что область D ионосферы Земли значительно поглощает радиосигналы, попадающие в высокочастотный электромагнитный спектр. В ядерной физике поглощение ядерного излучения может использоваться для измерения уровня жидкости, определения плотности или измерения толщины. В научной литературе описана система зеркал и линз, которая с помощью лазера "способна обеспечить поглощение всего света любым материалом с широкого диапазона углов".
Understanding and measuring the absorption of electromagnetic radiation has a variety of applications. In radio propagation, it is represented in non line of sight propagation. For example, see computation of radio wave attenuation in the atmosphere used in satellite link design. In meteorology and climatology, global and local temperatures depend in part on the absorption of radiation by atmospheric gases (such as in the greenhouse effect) and land and ocean surfaces (see albedo). In medicine, X rays are absorbed to different extents by different tissues (bone in particular), which is the basis for X ray imaging. In chemistry and materials science, different materials and molecules absorb radiation to different extents at different frequencies, which allows for material identification. In optics, sunglasses, colored filters, dyes, and other such materials are designed specifically with respect to which visible wavelengths they absorb, and in what proportions they are in. In biology, photosynthetic organisms require that light of the appropriate wavelengths be absorbed within the active area of chloroplasts, so that the light energy can be converted into chemical energy within sugars and other molecules. In physics, the D region of Earth's ionosphere is known to significantly absorb radio signals that fall within the high frequency electromagnetic spectrum. In nuclear physics, absorption of nuclear radiations can be used for measuring the fluid levels, densitometry or thickness measurements. In scientific literature is known a system of mirrors and lenses that with a laser "can enable any material to absorb all light from a wide range of angles."