Opacidade (óptica) - Opacity (optics)

Comparações de 1. opacidade, 2. translucidez e 3. transparência; atrás de cada painel está uma estrela.

Opacidade é a medida de impenetrabilidade à radiação eletromagnética ou outros tipos de radiação , especialmente a luz visível . Na transferência radiativa , descreve a absorção e o espalhamento da radiação em um meio , como plasma , dielétrico , material de proteção , vidro, etc. Um objeto opaco não é transparente (permitindo que toda a luz passe) nem translúcido (permitindo alguma luz passar através). Quando a luz atinge uma interface entre duas substâncias, em geral, algumas podem ser refletidas, algumas absorvidas, algumas espalhadas e as demais transmitidas (veja também refração ). A reflexão pode ser difusa , por exemplo, luz refletida em uma parede branca, ou especular , por exemplo, luz refletida em um espelho. Uma substância opaca não transmite luz e, portanto, reflete, espalha ou absorve toda ela. Ambos os espelhos e o negro de fumo são opacos. A opacidade depende da frequência da luz que está sendo considerada. Por exemplo, alguns tipos de vidro , embora transparentes na faixa visual , são amplamente opacos à luz ultravioleta . Uma dependência de frequência mais extrema é visível nas linhas de absorção de gases frios . A opacidade pode ser quantificada de várias maneiras; por exemplo, consulte as descrições matemáticas do artigo de opacidade .

Diferentes processos podem levar à opacidade, incluindo absorção , reflexão e dispersão .

Etimologia

Opake do inglês médio tardio, do latim opacus 'escurecido'. A grafia atual (rara antes do século 19) foi influenciada pela forma francesa.

Radiopacidade

A radiopacidade é preferencialmente usada para descrever a opacidade dos raios-X . Na medicina moderna, as substâncias radiodensas são aquelas que não permitem a passagem de raios X ou radiação semelhante. A imagem radiográfica foi revolucionada pelo meio de contraste radiodenso , que pode ser passado através da corrente sanguínea, do trato gastrointestinal ou do fluido espinhal cerebral e utilizado para destacar tomografia computadorizada ou imagens de raios-X. A radiopacidade é uma das principais considerações no projeto de vários dispositivos, como fios-guia ou stents, que são usados ​​durante a intervenção radiológica . A radiopacidade de um determinado dispositivo endovascular é importante, pois permite que o dispositivo seja rastreado durante o procedimento intervencionista.

Definição quantitativa

As palavras "opacidade" e "opaco" são frequentemente usadas como termos coloquiais para objetos ou mídia com as propriedades descritas acima. No entanto, há também uma definição quantitativa específica de "opacidade", usada em astronomia, física de plasma e outros campos, fornecida aqui.

Neste uso, "opacidade" é outro termo para o coeficiente de atenuação de massa (ou, dependendo do contexto, coeficiente de absorção de massa , a diferença é descrita aqui ) em uma determinada frequência de radiação eletromagnética.

Mais especificamente, se um feixe de luz com frequência viaja através de um meio com opacidade e densidade de massa , ambas constantes, então a intensidade será reduzida com a distância x de acordo com a fórmula

Onde

  • x é a distância que a luz viajou através do meio
  • é a intensidade da luz que permanece na distância x
  • é a intensidade inicial da luz, em

Para um determinado meio em uma determinada frequência, a opacidade tem um valor numérico que pode variar entre 0 e infinito, com unidades de comprimento 2 / massa.

A opacidade no trabalho de poluição do ar se refere à porcentagem de luz bloqueada em vez do coeficiente de atenuação (também conhecido como coeficiente de extinção) e varia de 0% de luz bloqueada a 100% de luz bloqueada:

Opacidades de Planck e Rosseland

É comum definir a opacidade média, calculada usando um determinado esquema de ponderação. Planck opacidade (também conhecido como Planck-Meio-dos coeficientes de absorção) utiliza o normalizado distribuição de densidade de energia de Planck de corpo negro radiação , , como a função de ponderação, e as médias directamente:

,

onde está a constante de Stefan – Boltzmann .

Rosseland opacidade (após Svein Rosseland ), por outro lado, utiliza um derivado de temperatura da distribuição de Planck , , como a função de ponderação, e calcula a média ,

.

O caminho livre médio do fóton é . A opacidade de Rosseland é derivada na aproximação de difusão para a equação de transporte radiativo. É válido sempre que o campo de radiação é isotrópico em distâncias comparáveis ​​ou inferiores a um caminho livre médio de radiação, como no equilíbrio térmico local. Na prática, a opacidade média para espalhamento de elétrons Thomson é:

onde está a fração de massa do hidrogênio. Para bremsstrahlung térmico não relativístico , ou transições livres, assumindo metalicidade solar , é:

.

O coeficiente de atenuação média de Rosseland é:

.

Veja também

Referências