Sección transversal de absorción

En física , la sección transversal de absorción es una medida de la probabilidad de un proceso de absorción. De forma más general, el término sección transversal se utiliza en física para cuantificar la probabilidad de una determinada interacción partícula-partícula, por ejemplo, dispersión , absorción electromagnética , etc. (Nótese que la luz en este contexto se describe como compuesta de partículas , es decir, fotones ). Una sección transversal de absorción típica tiene unidades de cm² ^{· molécula⁻¹} . En honor a la contribución fundamental de Maria Goeppert Mayer a esta área, la unidad para la sección transversal de absorción de dos fotones se denomina "GM". Un GM es 10⁻⁵⁰ ^cm⁴  · ^s · ^fotón⁻¹ . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

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

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

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

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

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

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

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 numérica atómica