Absorció (electromagnetisme)

Absorció de la radiació electromagnètica. En aquest exemple es fa servir la llum visible. Un feix blanc que emet llum de múltiples longituds d’ona, es focalitza en una mostra de parells (els colors complemetaris s’indiquen per una línia de ratlles grogues) Els fotons en arribar a la molècula de la mostra la seva energia és absorbida per tal d’excitar la molècula. La transmissió d’altres fotons no es veu afectada, si la radiació es troba en la regió visible (400-700nm), la llum transmesa apareix en el color complementari. Comparant l’atenuació de la llum transmesa amb la incident, es pot obtenir un espectre d’absorció.

L’absorció en la física de la radiació electromagnètica és la manera per la qual l’energia d’un fotó l’agafa la matèria, típicament els electrons d’un àtom. D’aquesta manera, l’energia electromagnètica es transforma a altres formes d’energia per exemple, calor. L’absorció de la llum durant la propagació d'ona sovint s’anomena atenuació. Normalment, l’absorció d’ones no depèn de la seva intensitat (absorció linear), malgrat que en certes condicions (normalment en l’òptica), el medi canvia la seva transparència depenent de la intensitat de les ones que hi passen, i ocorre l’absorció saturable (o absorció no linear).

Quantificació de l’absorció

Hi ha moltes maneres de quantificar com de de pressa, amb quina efectivitat, és absorbida la radiació en un cert medi, per exemple:

• El coeficient d’absorció i algunes quantitats estretament derivades:
  • L’Extinció en astronomia equival al coeficient d’atenuació.
• Profunditat de penetració i efecte pell,
• Constant de propagació, (amb la constant d’atenuació i constant de fase), i el nombre d’ona complex,
• índex refractiu complex i el seu coeficient d’extinció,
• Absorbància (també anomenada "densitat òptica") i profunditat òptica són dues mesures relacionades del poder total de blocatge de llum d’un cert medi amb un cert gruix.
• Percentatge de la llum d’entrada que és absorbida.

Mesurament de l’absorció

L’absorbància d’un objecte quantifica quanta llum incident absorbeix (no tots els fotons s’absorbeixen, alguns són reflectits o refractats). Això pot estar relacionat amb altres propietats de l’objecte segons la Llei de Beer-Lambert.

El mesurament precís de l’absorbància, a moltes longituds d’ona, permet identificar una substància via espectroscòpia d'absorció.

Aplicacions

Diagrama de la transmitància atmosfèrica de la Terra (o opacitat) a diverses longituds d’ona de radiació electromagnètica, incloent la llum visible.

Entre les moltes aplicacions del mesurament de l’absorció de la radiació electromagnètica es troben:

• En meteorologia i climatologia, les temperatures depenen en gran part de l’absorció de la radiació pels gasos atmosfèrics (com l’efecte hivernacle) i al sòl (per l'albedo).
• En medicina, els raigs X s’absorbeixen de forma diferent pels teixits (l’os en particular),i són la base per les imatges de raigs X.
• En química i ciència dels materials, permet identificar els materials.
• En òptica, es dissenyen les ulleres de sol, els filtres de colors, els tints i altres materials segons la seva absorció en les longituds d’ona de la llum visible.
• En biologia, els organismes fotosintètics requereixen que la llum de la longitud d’ona apropiada s’absorbeixi dins una zona activa dels cloroplasts, per convertir l’energia de la llum en energia química dins dels sucres i altres molècules.

Referències

• Thomas, Michael E. Optical Propagation in Linear Media: Atmospheric Gases and Particles, Solid-State Components, and Water. Oxford University Press, USA, gener 2006, p. 3... (Chapter 1, 2, 7). ISBN 978-0-19-509161-8. 
• ProfHoff, Ken Mellendorf, and Vince Calder. «Reflection and Absorption». Physics Archive - Ask a scientist. Argonne National Laboratory, novembre 2010. [Consulta: 14 novembre 2010].