Sección transversal de absorción

Mide la probabilidad de un proceso de absorción.

Valores de secciones transversales para todos los elementos con número atómico Z menor que 100 recopilados para fotones con energías de 1 keV a 20 MeV. Las discontinuidades en los valores se deben a bordes de absorción que también se mostraron.

En física , la sección transversal de absorción es una medida de la probabilidad de un proceso de absorción. De manera más general, el término sección transversal se utiliza en física para cuantificar la probabilidad de una determinada interacción entre partículas, por ejemplo, dispersión , absorción electromagnética , etc. (tenga en cuenta que en este contexto la luz se describe como compuesta de partículas , es decir, fotones . ) La sección transversal de absorción típica tiene unidades de cm ² ⋅molécula ⁻¹ . En honor a la contribución fundamental de Maria Goeppert Mayer en este campo, la unidad para la sección transversal de absorción de dos fotones se denomina "GM". Un GM es 10 ⁻⁵⁰  cm ⁴ ⋅s⋅photon ⁻¹ . ^{[1] [2]}

En el contexto de la protección con ozono de la luz ultravioleta , la sección transversal de absorción es la capacidad de una molécula para absorber un fotón de una longitud de onda y una polarización particulares . De manera análoga, en el contexto de la ingeniería nuclear se refiere a la probabilidad de que una partícula (normalmente un neutrón ) sea absorbida por un núcleo. Aunque las unidades se dan como un área, no se refieren a un área de tamaño real, al menos en parte porque la densidad o el estado de la molécula objetivo afectará la probabilidad de absorción. Cuantitativamente, el número de fotones absorbidos, entre los puntos y a lo largo de la trayectoria de un haz es el producto del número de fotones que penetran en profundidad por el número de moléculas absorbentes por unidad de volumen por la sección transversal de absorción : ${\displaystyle dN}$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle x+dx}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle n}$ ${\displaystyle \sigma }$

${\displaystyle {\frac {dN}{dx}}=-Nn\sigma }$.

La sección transversal de absorción está estrechamente relacionada con la absortividad molar y el coeficiente de absorción de masa . ${\displaystyle \varepsilon }$

${\displaystyle \sigma ={\frac {\ln(10)\times 10^{3}}{N_{\text{A}}}}\times \varepsilon }$

Para una partícula dada y su energía, la sección transversal de absorción del material objetivo se puede calcular a partir del coeficiente de absorción de masa usando:

${\displaystyle \sigma =(\mu /\rho )m_{\text{a}}/N_{\text{A}}}$

dónde:

• ${\displaystyle \mu /\rho }$es el coeficiente de absorción de masa
• ${\displaystyle m_{\text{a}}}$es la masa molar en g/mol
• ${\displaystyle N_{\text{A}}}$es la constante de avogadro

Esto también se expresa comúnmente como:

${\displaystyle \sigma =\alpha /n}$

dónde:

• ${\displaystyle \alpha }$es el coeficiente de absorción
• ${\displaystyle n}$es la densidad del número atómico

Ver también

• Sección transversal (física)
• Sección transversal de fotoionización
• Sección transversal nuclear
• Sección transversal de neutrones
• Camino libre medio
• dispersión Compton
• Transmitancia
• Atenuación
• Ley de Beer-Lambert
• Rayos X de alta energía
• Coeficiente de atenuación
• Espectroscopia de absorción

Referencias

1. "Medidas de absorción de dos fotones: establecimiento de estándares de referencia" (PDF) . Universidad Nacional de Australia . 8 de junio de 2007. Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2013 . Consultado el 14 de septiembre de 2013 .
2. Zins, EL.; Guinet, M.; Rodríguez, D.; Payán, S. (2022-06-01). "Sección transversal de absorción absoluta de 2-EHN en la región IR" (PDF) . Revista de espectroscopia cuantitativa y transferencia radiativa . 283 : 108141. doi : 10.1016/j.jqsrt.2022.108141 . ISSN  0022-4073.