Optika sorbo

eta|La malhelaj sorbadlinioj en alie kontinua spektro estas rilataj al certaj partoj de la lumo estanta sorbitaj en la medio, en kiu ĝi disvastiĝas. Ĉi tie, la spektro de sunlumo estas montrita kie la malhelaj linioj estas nomitaj Fraunhofer-linioj. Ĉi tiuj linioj en la suna spektro estas kaŭzitaj de la sorbado de substancoj (elementoj) en la suna atmosfero . 
Sorbado de elektromagneta radiado (aŭ en speciala kazo kaj ankaŭ simple dirite Lumosorbado) estas la procezo de perdo de energio per fluo de elektromagneta radiado pro interago kun materio. Ĝi estas fizika interago en kiu lumo liberigas sian energion en materion. Lumo-sorbado estas speciala kazo de la pli ĝenerala fizika fenomeno de sorbado. Kiam elektromagneta radiado estas sorbita, elektrono en atomo iras de energie pli favora stato al stato kun pli alta energio, tio okazas per la "elektronsalto". Tio estas nomita elektronika ekscito. La inversa procezo al lumsorbado estas spontanea lum-emisio. Lumo estas elsendita de materio, per kio la interna energio de la materio malpliiĝas je la responda energiproporcio .

 Ĝenerala priskribo 
Sorbado de lumo aŭ alia elektromagneta radiado estas fenomeno kie iu aŭ ĉio el la radiada energio estas transformita en alian formon de energio, ekzemple varmo per interagado kun materio. Perfekta nigra korpo sorbas ĉian lumon. En ĉiutaga vivo, tio povas esti observita per la fakto, ke asfalto kaj aliaj nigraj surfacoj povas akiri tre altajn temperaturojn kiam la suno brilas.

Sorbado estas klarigita per la fakto ke la energio de fotonoj estas prenita de materio. Tio povas okazi, ekzemple, per la elektronoj en la atomoj de la substanco ekzistantaj sur pli alta energinivelo aŭ per la atomoj en molekulo estantaj ekmoviĝitaj. Tiel, la radiada energio estas transformita en internan energion en la absorbanto, ekzemple termika energio. La redukto de la intenseco de lumo kiu disvastiĝas tra medio per sorbado estas ofte nomita malfortiĝo. La efiko estas nerekte ligita al la refrakta indico de la materialo, kiu priskribas ĝian difuzon de lumo kun malsamaj ondolongoj.

Por la plej multaj substancoj, iuj el la elektromagneta radiado estos sorbita, dum aliaj partoj estos reflektitaj. Kutime tio dependas de la ondolongo. Por nigra korpo, ĉiu radiado estas sorbita. Por korpo kiun homa vizio perceptas kiel verda, la fotonoj kiuj havas ondolongon de proksimume 520-570 nm estas reflektitaj, dum la cetero estas sorbitaj.

 La fenomeno de sorbado 
eta|Superrigardo de sorbado de elektromagneta radiado. Ĉi tiu ekzemplo montras sorbadon uzante videblan lumon. Blanka lumfonto, t.e. fonto kiu elsendas lumon de pluraj ondolongoj, estas temigis provaĵon konsistantan el tinkturfarboj dissolvitaj en likvaĵo (la paroj de komplementaj koloroj estas indikitaj per la flavaj strekitaj linioj). Kiam la lumo trafas la provaĵon, fotonoj kiuj kongruas kun la energia breĉo de la molekuloj (verda lumo en ĉi tiu ekzemplo) estas sorbitaj, kio ekscitas la molekulojn. Aliaj fotonoj transdonas netuŝitaj, kaj se la radiado estas en la videbla intervalo (400-700 nm), la elsendita lumo aperas kiel la komplementa koloro (ĉi tie ruĝa). Mezurante la malfortiĝon de lumo por malsamaj ondolongoj, sorba spektro povas esti akirita. (Alklaku la bildon por pli granda versio.)

Foto: Jon Chu|500x500raLumo kaj aliaj elektromagnetaj ondoj povas nur disvastigi tra vakuo sen perdi energion. En ĉiuj aliaj substancoj kie lumo povas disvastigi, la intenseco estos malfortigita, aŭ per sorbado aŭ difuzo. Sorbado de lumo en medio, kiel likvo aŭ gaso, igas la energion de la medio pliiĝi, ekzemple en formo de termika energio. 

Sorbado okazas kiam la energio de fotono estas prenita de materio, tipe la elektronoj en la atomoj el kiuj la substanco estas farita. Tiel, radiada energio estas transformita en internan energion en la sorbanto, kiel ekzemple termika energio. La energio sorbita povas disvastigi kiel varmo al en la substanco. La grado de malfortiĝo de la intenseco de la lumo per sorbado dependas de la ondolongo de la lumo. Ofte parto de la lumspektro estos multe pli forte sorbita ol aliaj partoj, kio nomiĝas "selektiva sorbado". La areoj de la spektro kiuj estas sorbitaj estas nomitaj sorbaj bendoj aŭ linioj. Tiu redukto de la intenseco de la lumo povas kutime esti esprimita per la leĝo de Beer-Lambert.

Difuzo signifas, ke la lumo estas sorbita en la substanco, sed ke tiu energio tuj estas elsendita kiel nova energio en formo de lumo el la atomoj de la substanco. La radiadleĝo de Kirchhoff donas rektan rilaton inter sorbado kaj emisio de radiado kun certa ondolongo por malsamaj temperaturoj de la materialo. 

La redukto de la intenseco de lumradio disvastiĝanta tra medio per sorbado de nur parto de la lumfotonoj estas ofte nomita malfortiĝo. Ĝenerale, la sorbado de radiado ne dependas de ĝia intenseco (linia sorbado), kvankam sub certaj kondiĉoj (kutime en optiko) ĝi ŝanĝas la travideblecon de la medio depende de la intenseco de ondoj trapasantaj kaj saturiĝa sorbado (aŭ ne-linia sorbado) okazas.

 Kvantigo de sorbado 
Estas kelkaj manieroj kvantigi kiom rapide kaj efike la radiado estas sorbita en aparta medio. Kelkaj ekzemploj estas:

 La sorbadkoeficiento, kaj kelkaj proksime rilatis plurajn derivitajn kvantojn:
 Malfortigkoeficiento, kiu foje estas sinonima kun sorba koeficiento,
 Mola sorbebleco ankaŭ nomita "mola formortkoeficiento", kio estas sorbadkoeficiento dividita per mola denseco.
 La masa mildigkoeficiento, kiu estas la sorba koeficiento dividita per denseco,
 Sorba sekco kaj disvastiga sekco (Disĵeto de Thomson) estas proksime rilataj al la sorbaj kaj malfortiĝkoeficientoj respektive,
 Formorto en astronomio egalrilatas al la malfortigkoeficiento,
 Penetra profundo signifas, ke elektromagneta radiado havas limigitan kapablon penetri substancon,
 Kompleksa refrakta indekso,
 Sorbance (ankaŭ nomita "optika denseco", mezuro per dekuma logaritmo de raporto inter la enira radiadoflukso kaj la transmisiita) kaj optika profundo (ankaŭ nomita "optika dikeco" , mezuro per natura logaritmo de la enira fluksradiadokaj la transmisiita) estas du rilataj kvantoj.

Ĉiuj ĉi tiuj kvantoj mezuras, almenaŭ certagrade, kiom bone sorbanto sorbas radiadon. Tamen, malsamaj domajnoj kaj teknikoj havas proprajn konvenciojn por uzi malsamajn grandecojn prenitajn de la supra listo.

 Mezurado de sorbado 
La sorbado de substanco kvantiĝas kiom multe de la okazaĵa lumo estas sorbita per ĝi (prefere ol esti reflektita aŭ refraktita ). Tio povas esti rilatita al aliaj trajtoj de la substanco tra la Beer-Lambert-leĝo (per eksponenta malkresko).
Precizaj mezuradoj de la sorbo ĉe multaj ondolongoj ebligas identigi substancon per sorba spektroskopio. Tio estas farita lumigante provaĵon de unu flanko, kaj la intenseco de la lumo eliranta la provaĵon en ĉiuj indikoj estas mezurita. Kelkaj ekzemploj de sorbado estas UV/VIS-spektroskopio, infraruĝa spektroskopio kaj Rentgenfota sorba spektroskopio.

 Okazoj kaj aplikoj 
Kompreni kaj mezuri la sorbadon de elektromagneta radiado havas kelkajn aplikojn. Jen kelkaj ekzemploj:

 En meteologio kaj klimatologio, tutmondaj kaj lokaj temperaturoj dependas de la sorbado de radiado de atmosferaj gasoj (kiel pri la forceja efiko) kaj teraj kaj maraj surfacoj (Vidu albedon ).
 En medicino, Ikso-radioj estas uzata, kiu estas sorbita al malsamaj gradoj de malsamaj specoj de histo en la korpo (precipe osta histo), kiu estas la bazo de rentgenanalizo.
 En kemio kaj materiala scienco, kie malsamaj materialoj kaj molekuloj sorbos radiadon laŭ malsamaj mezuroj ĉe malsamaj frekvencoj, ebligante materialidentigon.
 En optiko, sunokulvitroj, koloraj filtriloj, tinkturfarboj kaj aliaj tiaj materialoj estas dezajnitaj specife laŭ kiujn videblajn ondolongojn ili sorbas kaj laŭ kiuj kvantoj necesas.
 En biologio, fotosintezaj organismoj postulas lumon de konvenaj ondolongoj por esti sorbita en la aktiva regiono de la kloroplasto, tiel ke la energio de la lumo povas esti transformita en kemian energion, t.e. sukero kaj aliaj molekuloj.
 En fiziko, la D-regiono de la jonosfero de la Tero povas signife sorbi radiosignalojn, kiuj falas ene de la altfrekvenca elektromagneta spektro.

 Referencoj 

 Vidu ankaŭ 
 Albedo
 Fotoelektra efiko
 Fotosintezo
 Leĝo de Kirchhoff pri radiado
 Optoelektroniko
 Sorbo
 Sunĉelo

 Fonto 

Kategorio:Spektroskopio
Kategorio:Radiado
Kategorio:Elektromagneta radiado
Kategorio:Optikaj fenomenoj