Поглощение электромагнитного излучения

Поглощение электромагнитного излучения — процесс потери энергии потоком электромагнитного излучения вследствие взаимодействия с веществом.

Описание явления

Поглощённое излучение может быть полностью или частично излучено средой вновь: на частотах, отличных от частоты поглощённого излучения. Зависимость поглощения от частоты определяется спектром поглощения вещества, а отношение величины поглощённого потока к величине падающего потока — коэффициентом поглощения. Количественные характеристики процесса поглощения изучает фотометрия.

Обратным поглощению процессом является рассеяние электромагнитного излучения, частным случаем которого является отражение электромагнитных волн на границе раздела сред.

В классическом представлении — поглощение обусловлено вынужденными колебаниями электрических зарядов (или атомов) в переменном поле электромагнитной волны при условии, что существует канал диссипации энергии этих колебаний (обусловленный, например, трением или столкновением колеблющихся зарядов друг с другом, вследствие чего изменяются амплитуды и фазы их гармонических колебаний, то есть происходит переход энергии колебаний в тепловую энергию)^[1]. В макромире — это взаимодействие выглядит как переход электромагнитной энергии в другие виды энергии.

В квантовой физике — поглощение происходит порциями (квантами), в результате переходов квантовой системы между различными квантовыми состояниями. Поглощённая энергия может: перейти в тепло, быть излучённой в процессе фотолюминесценции, вызвать фотохимические реакции — и тому подобное.

Измерение поглощения

Количественно поглощение в простейших случаях описывается показателем поглощения. Так, согласно закону Бугера — Ламберта — Бера, интенсивность света, распространяющегося в поглощающей среде, спадает с расстоянием по закону:

${\displaystyle I=I_{0}\cdot \exp \left(-k\cdot x\right)}$

где ${\displaystyle I}$ и ${\displaystyle I_{0}}$ — интенсивности излучения (в данной точке и в точке ${\displaystyle x=0}$), ${\displaystyle k}$ — показатель поглощения, а ${\displaystyle x}$ — координата вдоль направления распространения излучения.

Применение

Изучение принципов поглощения электромагнитного излучения и его измерение — применяются в областях, таких как:

• метеорология и климатология
• астрономия (альбедо)
• медицина
• радиохимия / радиационная химия
• оптика
• биология

Примечания

1. Сивухин, 2005, с. 579.

Литература

• Яворский Б. М., Детлаф А. А. Курс физики. Том III. Волновые процессы, оптика, атомная и ядерная физика (рус.). — Москва: Высшая школа, 1972.

• Сивухин Д. В. Оптика // Общий курс физики. — 3-е изд., стереот. — М.: Физматлит, 2005. — Т. 4. — 792 с. — ISBN 5-9221-0228-1.

См. также

• Закон Бугера — Ламберта — Бера
• Коэффициент поглощения
• Абсорбционная спектроскопия