光の透過と吸収についての関係等詳しく教えて下さい。

A 回答 (6件)

訂正します。


μ→線減弱係数
x→物質の厚さ
I0→入射光子の強度
I→透過光子の強度
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光子と物質の相互作用


光子のエネルギーや当たる物質の原子番号によって、
1 光電効果→軌道電子にエネルギーを与えて
ぶっ飛ばす。
2 コンプトン効果→おもに自由電子との非弾性衝突
によって自由電子をぶっ飛ばす。
3 電子対生成→光子エネルギー1.022MeV以上
のとき、二つの正・負の電子を生成する。

と、いうように相互作用をおこして、減弱していきます。

一般にその光子の強度Iや線量は、単一なら、
I=I0exp(-μx)
ただし、I0:入射光子の強度
I:透過した光子の強度
exp:自然対数
x:透過物質の線減弱係数
で求められるらしいです。
くわしくは、放射線物理学関連の本に書いてあるらしいです。
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光と物質の相互作用についてと解釈してよろしいですかね。



光は電磁波ですから、電場と磁場が振動しながら伝わっています。基本的に、物質はこの振動電場・振動磁場と相互作用します。簡単にいうと、振動電場は荷電粒子に、振動磁場はスピンに作用します。この相互作用により、分子のエネルギー状態(運動も含む)が変化します。

たとえば 分子中の電子は、いくつかのエネルギー状態になり得ます。照射される電磁波のエネルギーhνが電子のエネルギー状態を変えるのに十分であると、この相互作用により、電子は最初のエネルギー状態(基底状態)からhνだけ高いエネルギー状態(励起状態)になります(これを共鳴といます。実は光照射により、電子がエネルギーを放出して励起状態から基底状態へと移ることも起こります。これは誘導放出といいます。)。従って、hνが大きすぎても小さすぎても、共鳴は起こらず、電磁波は透過します。

このように、エネルギー状態変化が存在しうる場合、そのエネルギー状態間のエネルギー差に相当する電磁波が照射されると共鳴(吸収)が起きますが、エネルギー差に相当しない電磁波は透過するだけです(このときも物質と光の相互作用は存在していますが、エネルギー状態変化まで起こせないのです)。

また振動磁場と粒子のスピンの相互作用は、磁気共鳴といわれ、医療の分野ではMRIで応用されています。
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他の人も書かれているように質問の背景がわからないのですが。



物質に光が当たると、透過する成分、反射する成分、吸収する成分の3つがあります。
で、これらのエネルギの合計は普通もとのエネルギと等しくなります。
(その物質が光を増幅する性質を持っていない限り)
一般には吸収された分は熱とか他のエネルギに変わります。(また光を出す場合もありますが)

gokkyさんの質問では、これ以上なんとも答えようがありません。
どう聞けば良いのかわからない場合は、聞くに至った背景を説明されるとよいでしょう。
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どのような波長の光か、つまり可視光線か赤外線か紫外線かの区別により様々な透過・吸収がある。

波長をはっきりしてください。さらに、何によって吸収されるのか?例えば、太陽光の内、地球大気による吸収及び透過とか、限定していただかなければ答えようがないよ。
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「光の透過と吸収についての関係」と漠然と書いてありますが、具体的にどのようなことを知りたいのでしょうか?


光の粒子論、波動論からの説明か、物質の透過率などについての説明か、それとももっと別のことなのでしょうか?
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