ABSORPCJA PROMIENIOWANIA

ABSORPCJA

PROMIENIOWANIA

W optyce proces poch

aniania energii fali

przez substancj

. Na skutek absorpcji

nat

ęŜ

enie

wiat

a wi

zki przechodz

cej

przez substancj

ulega zmniejszeniu, przy

czym cz

ęść

tego os

abienia spowodowania

jest r

wnie

rozpraszaniem

wiat

Mechanizm absorpcji

W procesie absorpcji

wiat

o zachowuje si

jak strumie

stek

elementarnych i mo

e by

poch

aniane tylko w okre

lonych

porcjach, kt

rych wielko

ść

zale

y od cz

stotliwo

wiat

Kwant

wiat

a, czyli foton nios

cy t

okre

lon

porcj

energii mo

oddzia

ywa

z elektronem walencyjnym w atomie substancji

rodka. Je

eli energia fotonu r

wna jest r

nicy energii

pomi

dzy dowolnym stanem wzbudzonym elektronu a stanem

podstawowym, w

wczas foton zostanie poch

oni

ty (nast

puje

absorpcja fotonu). Gdy energia fotonu jest inna, w

wczas albo

przechodzi on przez substancj

bez przeszk

d lub jest

rozpraszany. Na skutek absorpcji fotonu atom przechodzi w stan

wzbudzenia o wy

szej energii. Wzbudzone atomy powracaj

stanu podstawowego emituj

c foton o takiej samej lub mniejszej

energii. Zmniejszenie energii emitowanego fotonu w por

wnaniu

z energi

fotonu absorbowanego nosi nazw

luminescencji.

ad poziom

w energetycznych elektron

w w atomach, czas

ycia stan

w wzbudzonych i sam proces absorpcji wynika z

praw mechaniki kwantowej.

Absorpcja w gazach

atomowych

W zimnych gazach atomowych poziomy energetyczne

charakteryzuj

ce stany wzbudzenia le

Ŝą

stosunkowo

daleko od siebie. Dlatego substancje te mog

absorbowa

tylko niekt

re fotony o

le okre

lonych

energiach (i cz

stotliwo

ciach). Je

eli widmo

wiat

padaj

cego jest widmem ci

ym, powoduje to

powstawanie w tym widmie ciemnych linii. Po raz

pierwszy zjawisko absorpcji zosta

o zaobserwowane w

widmie s

onecznym przez

Fraunhofera

a jego

prawid

interpretacj

poda

Bunsen i

Kirchhoff

liwa jest r

wnie

absorpcja przez wzbudzony atom

(absorpcja ze stan

w wzbudzonych).

Absorpcja w gazach

steczkowych

W przypadku cz

steczek uk

ad poziom

energetycznych elektron

w jest du

o bardziej

ony, poniewa

opr

cz poziom

zwi

zanych z konfiguracj

elektron

dochodz

jeszcze poziomy oscylacyjne

–

zwi

zane z drganiami atom

w wewn

trz

steczki i poziomy rotacyjne

–

zwi

zane z

obrotami ca

ej cz

steczki. Poziomy

energetyczne le

Ŝą

tak blisko siebie,

e zlewaj

w ca

e pasma o r

nej szeroko

ci.

Widmo absorpcyjne

Jest to widmo, kt

re powstaje podczas przechodzenia

promieniowania elektromagnetycznego przez ch

onny o

rodek

absorbuj

cy promieniowanie o okre

lonych d

ugo

ciach. Mo

zarejestrowa

przy u

yciu metod spektroskopii. Graficznie ma

posta

widma ci

ego z ciemnymi liniami (dla gazowych

pierwiastk

w). Wyst

powanie widma absorpcyjnego jest

spowodowane poch

anianiem przez substancje foton

w tylko o

okre

lonych d

ugo

ciach fali

–

takich kt

re mog

spowodowa

wzbudzenie atomu lub cz

steczki do stanu dopuszczanego przez

prawa mechaniki kwantowej. Zmiany stanu wzbudzenia dotycz

zar

wno elektron

w jak i oscylacji i rotacji ca

ych cz

stek.

Obrazem widma absorpcyjnego zwi

zku chemicznego s

pasma o

strukturze liniowej lub ci

ej z silniej lub s

abiej zaznaczonymi

ekstremami

Wykorzystanie zjawiska

absorpcji

W wyniku absorpcji

wiat

a przechodz

cego

przez substancje (

. gaz) z widma

wiat

padaj

cego zostaj

usuni

te fotony o

okre

lonej cz

stotliwo

ci. Na tej podstawie

na stwierdzi

, przez jakie substancje

przechodzi

wiat

o. Zjawisko to wykorzystuje

do badania sk

adu chemicznego mieszanin

zwi

w chemicznych,

. gaz

otaczaj

cych gwiazdy. Zajmuje si

tym

spektroskopia absorpcyjna.

Absorbancja

Wielko

ść

absorpcji

wiat

a mo

na obliczy

na podstawie prawa

Bouguera

. Zgodnie z

tym prawem, nat

ęŜ

enie

wiat

a zmienia si

wyk

adniczo wraz z grubo

substancji.

Aby u

atwi

obliczanie wielko

ci absorpcji

wprowadzono, w miejsce nat

ęŜ

enia,

wielko

ść

addytywn

–

absorbancj

zwan

wnie

sto

optyczn

. Oznacza si

symbolem

ABS

lub

Absorbancja

jest miar

absorpcji promieniowania i

wyra

a si

wzorem

ABS = log (I

/I)

gdzie:

–

nat

ęŜ

enie

wiat

a padaj

cego,

–

nat

ęŜ

enie

wiat

a po przej

ciu przez

absorbuj

cy o

rodek.

ABS = log (I

/I) =

log T

Transmitancja

Transmitancja

wskazuje, jaka cz

ęść

promieniowania padaj

cego zosta

przepuszczona przez substancj

na j

wnie

wyra

w procentach.

T = I/I

Albedo Ziemi

Odbijalno

ść

Ziemi nie jest wielko

sta

i jednakow

dym miejscu Ziemi. Spotykana w literaturze warto

ść

0,30 to wielko

ść

redniona po ca

ej powierzchni i

czasie.

Odbijalno

ść

promieniowania s

onecznego od Ziemi

zale

y m.in. od rodzaju pod

a, od pokrywy chmur,

obecno

ci pokrywy

nie

nej, obecno

ci i stanu ro

linno

(pory roku). Ze wzgl

du na obecno

ść

dolod

w oraz

pokrywy lodowej na morzach, w du

ych szeroko

ciach

geograficznych albedo jest zatem znacznie wi

ksze ni

szeroko

ci oko

wnikowej. Zmiana ziemskiego albedo i

efekt cieplarniany s

sto uwa

ane za podstawy

liwych zmian klimatu.

Albedo mo

e r

wnie

zale

od k

ta, pod jakim promienie

oneczne padaj

na powierzchni

. Przyk

adem

zale

ci wsp

czynnika odbicia od kierunku jest refleks

ca.