Abszorpció (fizika)

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Az abszorpció eredetileg egy fizikai-kémiai jelenség megnevezése. Ebben a jelenségben gázok vagy gőzök atomjai-molekulái folyadékkal vagy szilárd testtel érintkezve abban elnyelődnek (absorptio <latin> = felszív/ód/ás, megkötés, elnyel/őd/és) (Abszorpció (kémia)).

A fizikai események vizsgálata alkalmával abszorpciónak azt a jelenséget nevezik, amelyben egy anyag a rajta áthaladó sugárzás (elektronok és más korpuszkuláris részecskék vagy hullámok, pl. hang, hő, fény, röntgen-, gammasugárzás stb.) egy részét elnyeli, azaz a sugárzás az anyagban vagy elnyelődk, vagy azon áthaladva lecsökkent intenzitással halad tovább. (A sugárzás gyengülése másrészt az eredeti iránytól való eltérülésből (szóródás) is származhat, harmadrészt lefékeződésből. E két jelenséget szorosabb értelemben nem nevezik abszorpciónak.)

Az elnyelt sugárzás energiáját az elnyelő közeg veszi át, ez az energia a legtöbbször hővé alakul, de gerjesztheti a közeg atomjait, atommagjait is (gerjesztés).

Az anyagból kilépő és az anyag felületére beeső sugárzás erősségének a hányadosa az abszorpció mértéke, amely egyrészt a közeg anyagi minőségétől (összetétel, sűrűség, vastagság), másrészt az elnyelt sugárzás jellemzőitől (hullámhossz, a részecskék fajtája, energiája) függ.

A sugárzás fajtájától függően az abszorpció is többféle lehet.

A hullámsugárzások (elektromágneses hullámok, látható fény, röntgensugárzás stb.) abszorpciója a hullámhossztartománytól és az abszorbeáló anyagtól függ. Ha a sugárzás valamely anyag x vastagságú rétegén halad át, akkor eredeti I_0 intenzitása exponenciálisan I_x értékre csökken:

I_x = I_0e^{-mx},

ahol m az abszorpciós együttható, e = 2,7182 a természetes logaritmus alapszáma.
A fény az őt erősen abszorbeáló anyagokban (fémek, korom) gyakorlatilag egy hullámhossznyi távolságban elnyelődik. A kis abszorpciós együtthatójú anyagokban (levegő, üveg, víz) nagy vastagságokon is áthatol, pl. az optikai távközlésben alkalmazott optikai szálakban az 1,3 µm hullámhosszúságú (infravörös) fény 10 km hosszon sem abszorbeálódik jelentős mértékben. Folyadékok esetén a képlet picit módosul: I_x = I_0*10^{-mx}, ahol m = cε, ahol c az adott anyag koncentrációja, ε pedig a moláris abszorbciós tényező. Kevert folyadék esetén az abszorpció: I_x = I_0*10^{-m_1x}*10^{-m_2x} vagy a I_x = I_0*c_1*10^{-m_1x}+I_0*c_2*10^{-m_2x} képlet alapján...

Nem nulla nyugalmi tömegű részecskék esetében az abszorpció nem feltétlenül az exponenciális törvényt követi, s az abszorpció azzal a hatótávolsággal is jellemezhető, amekkora úton a részecskék mozgási energiája a hőmozgás átlagos energiájával egyező nagyságúra csökken.

  • Elektromos töltésű részecskékből álló sugárzásnak az intenzitás-csökkenése csak kis mértékben származik szóródástól, nagyobbrészt ionizációtól: a részecskék (lefékeződésükig) ütközéseik által ionizálják annak a közegnek az atomjait, amelyen áthalad.
  • Korpuszkuláris sugárzás abszorpciója a részecskék hatótávolsága által is jellemezhető; ez az a távolság, amelyen keresztülhaladva a részecskék mozgási energiája a hőmozgás átlagos energiájának megfelelő értékre csökken. A hatótávolság függ a részecskefajtától, a részecske kezdeti energiájától és a közeg anyagi minőségétől, valamint állapotától.
  • Elektromos töltés nélküli részecskékből (pl. neutronokból) álló sugárzás abszorpciója főleg szóródásból származik, mivel az elektromosan semleges részecskék nem ionizálnak, és befogódásuk atommagba szintén kis valószínűségű folyamat. A sugárzásintenzitásuk csökkenése a hullámsugárzásokéhoz hasonlóan exponenciális jellegű.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Természettudományi lexikon I. (A–C). Főszerk. Erdey-Grúz Tibor. Budapest: Akadémiai. 1964. 13–14. o.
  • Magyar nagylexikon I. (A–Anc). Főszerk. Élesztős László, Rostás Sándor. Budapest: Akadémiai. 1993. 69. o. ISBN 9630566125