ABSORPCJA
ABSORPCJA
PROMIENIOWANIA
PROMIENIOWANIA
W optyce proces pochłaniania energii fali
W optyce proces pochłaniania energii fali
przez substancjÄ™. Na skutek absorpcji
przez substancjÄ™. Na skutek absorpcji
natÄ™\
enie światła wiązki przechodzącej
natÄ™\
enie światła wiązki przechodzącej
przez substancjÄ™ ulega zmniejszeniu, przy
przez substancjÄ™ ulega zmniejszeniu, przy
czym część tego osłabienia spowodowania
czym część tego osłabienia spowodowania
jest równie\
rozpraszaniem światła.
jest równie\
rozpraszaniem światła.
Mechanizm absorpcji
Mechanizm absorpcji
W procesie absorpcji światło zachowuje się jak strumień cząstek
W procesie absorpcji światło zachowuje się jak strumień cząstek
elementarnych i mo\
e być pochłaniane tylko w określonych
elementarnych i mo\
e być pochłaniane tylko w określonych
porcjach, których wielkość zale\
y od częstotliwości światła
porcjach, których wielkość zale\
y od częstotliwości światła
Kwant światła, czyli foton niosący tę określoną porcję energii mo\
e
Kwant światła, czyli foton niosący tę określoną porcję energii mo\
e
oddziaływać z elektronem walencyjnym w atomie substancji
oddziaływać z elektronem walencyjnym w atomie substancji
ośrodka. Je\
eli energia fotonu równa jest ró\
nicy energii
ośrodka. Je\
eli energia fotonu równa jest ró\
nicy energii
pomiędzy dowolnym stanem wzbudzonym elektronu a stanem
pomiędzy dowolnym stanem wzbudzonym elektronu a stanem
podstawowym, wówczas foton zostanie pochłonięty (następuje
podstawowym, wówczas foton zostanie pochłonięty (następuje
absorpcja fotonu). Gdy energia fotonu jest inna, wówczas albo
absorpcja fotonu). Gdy energia fotonu jest inna, wówczas albo
przechodzi on przez substancję bez przeszkód lub jest
przechodzi on przez substancję bez przeszkód lub jest
rozpraszany. Na skutek absorpcji fotonu atom przechodzi w stan
rozpraszany. Na skutek absorpcji fotonu atom przechodzi w stan
wzbudzenia o wy\
szej energii. Wzbudzone atomy powracajÄ… do
wzbudzenia o wy\
szej energii. Wzbudzone atomy powracajÄ… do
stanu podstawowego emitujÄ…c foton o takiej samej lub mniejszej
stanu podstawowego emitujÄ…c foton o takiej samej lub mniejszej
energii. Zmniejszenie energii emitowanego fotonu w porównaniu
energii. Zmniejszenie energii emitowanego fotonu w porównaniu
z energiÄ… fotonu absorbowanego nosi nazwÄ™ luminescencji.
z energiÄ… fotonu absorbowanego nosi nazwÄ™ luminescencji.
Układ poziomów energetycznych elektronów w atomach, czas
Układ poziomów energetycznych elektronów w atomach, czas
\
ycia stanów wzbudzonych i sam proces absorpcji wynika z
\
ycia stanów wzbudzonych i sam proces absorpcji wynika z
praw mechaniki kwantowej.
praw mechaniki kwantowej.
Absorpcja w gazach
Absorpcja w gazach
atomowych
atomowych
W zimnych gazach atomowych poziomy energetyczne
W zimnych gazach atomowych poziomy energetyczne
charakteryzujÄ…ce stany wzbudzenia le\
Ä… stosunkowo
charakteryzujÄ…ce stany wzbudzenia le\
Ä… stosunkowo
daleko od siebie. Dlatego substancje te mogÄ…
daleko od siebie. Dlatego substancje te mogÄ…
absorbować tylko niektóre fotony o ściśle określonych
absorbować tylko niektóre fotony o ściśle określonych
energiach (i częstotliwościach). Je\
eli widmo światła
energiach (i częstotliwościach). Je\
eli widmo światła
padającego jest widmem ciągłym, powoduje to
padającego jest widmem ciągłym, powoduje to
powstawanie w tym widmie ciemnych linii. Po raz
powstawanie w tym widmie ciemnych linii. Po raz
pierwszy zjawisko absorpcji zostało zaobserwowane w
pierwszy zjawisko absorpcji zostało zaobserwowane w
widmie słonecznym przez Fraunhofera a jego
widmie słonecznym przez Fraunhofera a jego
prawidłową interpretację podał Bunsen i Kirchhoff.
prawidłową interpretację podał Bunsen i Kirchhoff.
Mo\
liwa jest równie\
absorpcja przez wzbudzony atom
Mo\
liwa jest równie\
absorpcja przez wzbudzony atom
(absorpcja ze stanów wzbudzonych).
(absorpcja ze stanów wzbudzonych).
Absorpcja w gazach
Absorpcja w gazach
czÄ…steczkowych
czÄ…steczkowych
W przypadku cząsteczek układ poziomów
W przypadku cząsteczek układ poziomów
energetycznych elektronów jest du\
o bardziej
energetycznych elektronów jest du\
o bardziej
zło\
ony, poniewa\
oprócz poziomów
zło\
ony, poniewa\
oprócz poziomów
związanych z konfiguracją elektronów
związanych z konfiguracją elektronów
dochodzÄ… jeszcze poziomy oscylacyjne 
dochodzÄ… jeszcze poziomy oscylacyjne 
związane z drganiami atomów wewnątrz
związane z drganiami atomów wewnątrz
czÄ…steczki i poziomy rotacyjne  zwiÄ…zane z
czÄ…steczki i poziomy rotacyjne  zwiÄ…zane z
obrotami całej cząsteczki. Poziomy
obrotami całej cząsteczki. Poziomy
energetyczne le\
Ä… tak blisko siebie, \
e zlewajÄ…
energetyczne le\
Ä… tak blisko siebie, \
e zlewajÄ…
się w całe pasma o ró\
nej szerokości.
się w całe pasma o ró\
nej szerokości.
Widmo absorpcyjne
Widmo absorpcyjne
Jest to widmo, które powstaje podczas przechodzenia
Jest to widmo, które powstaje podczas przechodzenia
promieniowania elektromagnetycznego przez chłonny ośrodek
promieniowania elektromagnetycznego przez chłonny ośrodek
absorbujący promieniowanie o określonych długościach. Mo\
na
absorbujący promieniowanie o określonych długościach. Mo\
na
zarejestrować przy u\
yciu metod spektroskopii. Graficznie ma
zarejestrować przy u\
yciu metod spektroskopii. Graficznie ma
postać widma ciągłego z ciemnymi liniami (dla gazowych
postać widma ciągłego z ciemnymi liniami (dla gazowych
pierwiastków). Występowanie widma absorpcyjnego jest
pierwiastków). Występowanie widma absorpcyjnego jest
spowodowane pochłanianiem przez substancje fotonów tylko o
spowodowane pochłanianiem przez substancje fotonów tylko o
określonych długościach fali  takich które mogą spowodować
określonych długościach fali  takich które mogą spowodować
wzbudzenie atomu lub czÄ…steczki do stanu dopuszczanego przez
wzbudzenie atomu lub czÄ…steczki do stanu dopuszczanego przez
prawa mechaniki kwantowej. Zmiany stanu wzbudzenia dotyczÄ…
prawa mechaniki kwantowej. Zmiany stanu wzbudzenia dotyczÄ…
zarówno elektronów jak i oscylacji i rotacji całych cząstek.
zarówno elektronów jak i oscylacji i rotacji całych cząstek.
Obrazem widma absorpcyjnego zwiÄ…zku chemicznego sÄ… pasma o
Obrazem widma absorpcyjnego zwiÄ…zku chemicznego sÄ… pasma o
strukturze liniowej lub ciągłej z silniej lub słabiej zaznaczonymi
strukturze liniowej lub ciągłej z silniej lub słabiej zaznaczonymi
ekstremami
ekstremami
Liniowe widmo absorpcyjne
Liniowe widmo absorpcyjne
Wykorzystanie zjawiska
Wykorzystanie zjawiska
absorpcji
absorpcji
W wyniku absorpcji światła przechodzącego
W wyniku absorpcji światła przechodzącego
przez substancje (np. gaz) z widma światła
przez substancje (np. gaz) z widma światła
padającego zostają usunięte fotony o
padającego zostają usunięte fotony o
określonej częstotliwości. Na tej podstawie
określonej częstotliwości. Na tej podstawie
mo\
na stwierdzić, przez jakie substancje
mo\
na stwierdzić, przez jakie substancje
przechodziło światło. Zjawisko to wykorzystuje
przechodziło światło. Zjawisko to wykorzystuje
się do badania składu chemicznego mieszanin
się do badania składu chemicznego mieszanin
związków chemicznych, np. gazów
związków chemicznych, np. gazów
otaczajÄ…cych gwiazdy. Zajmuje siÄ™ tym
otaczajÄ…cych gwiazdy. Zajmuje siÄ™ tym
spektroskopia absorpcyjna.
spektroskopia absorpcyjna.
Wielkości
Wielkości
charakteryzujÄ…ce
charakteryzujÄ…ce
absorpcję światła
absorpcję światła
Ilościową miarą wielkości absorpcji są
Ilościową miarą wielkości absorpcji są
transmitancja i absorbancja
transmitancja i absorbancja
promieniowania.
promieniowania.
Absorbancja
Absorbancja
Wielkość absorpcji światła mo\
na obliczyć
Wielkość absorpcji światła mo\
na obliczyć
na podstawie prawa Bouguera. Zgodnie z
na podstawie prawa Bouguera. Zgodnie z
tym prawem, natÄ™\
enie światła zmienia się
tym prawem, natÄ™\
enie światła zmienia się
wykładniczo wraz z grubością substancji.
wykładniczo wraz z grubością substancji.
Aby ułatwić obliczanie wielkości absorpcji
Aby ułatwić obliczanie wielkości absorpcji
wprowadzono, w miejsce natÄ™\
enia,
wprowadzono, w miejsce natÄ™\
enia,
wielkość addytywną  absorbancję zwaną
wielkość addytywną  absorbancję zwaną
równie\
gęstością optyczną. Oznacza się ją
równie\
gęstością optyczną. Oznacza się ją
symbolem ABS, µ lub A.
symbolem ABS, µ lub A.
Absorbancja jest miarÄ… absorpcji promieniowania i
Absorbancja jest miarÄ… absorpcji promieniowania i
wyra\
a siÄ™ wzorem
wyra\
a siÄ™ wzorem
ABS = log (I0/I)
ABS = log (I0/I)
gdzie:
gdzie:
Io  natÄ™\
enie światła padającego,
Io  natÄ™\
enie światła padającego,
I  natÄ™\
enie światła po przejściu przez
I  natÄ™\
enie światła po przejściu przez
absorbujący ośrodek.
absorbujący ośrodek.
ABS = log (I0/I) = - log T
ABS = log (I0/I) = - log T
Transmitancja
Transmitancja
Transmitancja wskazuje, jaka część
Transmitancja wskazuje, jaka część
promieniowania padającego została
promieniowania padającego została
przepuszczona przez substancjÄ™.
przepuszczona przez substancjÄ™.
Mo\
na ją równie\
wyra\
ać w procentach.
Mo\
na ją równie\
wyra\
ać w procentach.
T = I/I0
T = I/I0
Albedo
Albedo
BIAA
OŚĆ  to stosunek ilości
BIAA
OŚĆ  to stosunek ilości
promieniowania odbitego do padajÄ…cego,
promieniowania odbitego do padajÄ…cego,
jest parametrem określającym zdolność
jest parametrem określającym zdolność
odbijania promieni przez danÄ…
odbijania promieni przez danÄ…
powierzchniÄ™.
powierzchniÄ™.
Albedo Ziemi
Albedo Ziemi
Odbijalność Ziemi nie jest wielkością stałą i jednakową w
Odbijalność Ziemi nie jest wielkością stałą i jednakową w
ka\
dym miejscu Ziemi. Spotykana w literaturze wartość
ka\
dym miejscu Ziemi. Spotykana w literaturze wartość
A = 0,30 to wielkość uśredniona po całej powierzchni i
A = 0,30 to wielkość uśredniona po całej powierzchni i
czasie. Odbijalność promieniowania słonecznego od Ziemi
czasie. Odbijalność promieniowania słonecznego od Ziemi
zale\
y m.in. od rodzaju podło\
a, od pokrywy chmur,
zale\
y m.in. od rodzaju podło\
a, od pokrywy chmur,
obecności pokrywy śnie\
nej, obecności i stanu roślinności
obecności pokrywy śnie\
nej, obecności i stanu roślinności
(pory roku). Ze względu na obecność lądolodów oraz
(pory roku). Ze względu na obecność lądolodów oraz
pokrywy lodowej na morzach, w du\
ych szerokościach
pokrywy lodowej na morzach, w du\
ych szerokościach
geograficznych albedo jest zatem znacznie większe ni\
w
geograficznych albedo jest zatem znacznie większe ni\
w
szerokości okołorównikowej. Zmiana ziemskiego albedo i
szerokości okołorównikowej. Zmiana ziemskiego albedo i
efekt cieplarniany są często uwa\
ane za podstawy
efekt cieplarniany są często uwa\
ane za podstawy
mo\
liwych zmian klimatu.
mo\
liwych zmian klimatu.
Albedo mo\
e równie\
zale\
eć od kąta, pod jakim promienie
Albedo mo\
e równie\
zale\
eć od kąta, pod jakim promienie
słoneczne padają na powierzchnię. Przykładem
słoneczne padają na powierzchnię. Przykładem
zale\
ności współczynnika odbicia od kierunku jest refleks
zale\
ności współczynnika odbicia od kierunku jest refleks
słońca.
słońca.
Wartość procentowa odbijanego
Wartość procentowa odbijanego
światła słonecznego na Ziemi w
światła słonecznego na Ziemi w
ró\
nych warunkach .
ró\
nych warunkach .