Absorpcja promieniowania elektromagnetycznego

Zjawisko wchłonięcia kwantów promieniowania elektromagnetycznego (fotonów) przez ośrodek, w którym rozchodzi się promieniowanie. Absorpcja związana jest z oddziaływaniem na atomy, jony, elektrony lub cząsteczki materiału, powodując ich przejście na wyższe poziomy energetyczne (zwiększenie energii ośrodka), przy czym absorbowane są kwanty energii przewyższające wartość przerwy energetycznej. Wzbudzone struktury mogą emitować odpowiedniej długości promieniowanie, wracając do niższych stanów energetycznych. Absorpcja zależy od rodzaju promieniowania i właściwości danego ośrodka.

Mechanizm absorpcji

W procesie absorpcji fala elektromagnetyczna zachowuje się jak strumień cząstek (dualizm falowo - korpuskularny) i jest pochłaniana w określonych porcjach, których liczba zależy od częstotliwości promieniowania. Foton transportujący kwant promieniowania oddziałuje z elektronem pasma walencyjnego danego atomu ośrodka. Jeżeli energia fotonu równa jest różnicy energii pomiędzy stanem podstawowym, a dowolnym stanem wzbudzonym elektronu atomu ośrodka, wówczas foton zostaje zaabsorbowany (pochłonięty). W wyniku tego procesu atomy przechodzą w stan wyższego poziomu energetycznego. Powrót do stanu podstawowego zachodzi na skutek emisji fotonu, przy czym jego energia nie może być większa od energii pochłoniętego fotonu (jeśli energia ta jest mniejsza, wówczas mamy do czynienia ze zjawiskiem luminescencji).

Współczynnik absorpcji

Miarą zdolności absorpcyjnej ośrodka jest współczynnik absorpcji. Jego wartość związana jest  z rodzajem ośrodka (wartość przerwy energetycznej) i długością fali promieniowania (częstotliwością). Metale pochłaniają promieniowanie bardzo silnie w całym zakresie widma, stąd są nieprzezroczyste dla światła widzialnego. Woda absorbuje bardzo silnie podczerwień, a dla światła widzialnego i bliskiego nadfioletu jest niemalże przezroczysta. Materiały półprzewodnikowe są nieprzezroczyste dla światła widzialnego (w większości półprzewodników szerokość przerwy energetycznej równa jest 1 - 4 eV, co odpowiada długości fali światła widzialnego), są natomiast przezroczyste dla podczerwieni.

Wykorzystanie zjawiska

Analiza absorpcji promieniowania elektromagnetycznego materiałów dostarcza cennych informacji na temat jego struktury pasmowej.