吸収断面積

物理学において、吸収断面積は吸収過程の確率の尺度です。より一般的には、断面積という用語は、散乱、電磁吸収など、特定の粒子間相互作用の確率を定量化するために物理学で使用されます。（この文脈では、光は粒子、すなわち光子から構成されていると説明されていることに注意してください。）典型的な吸収断面積の単位は cm ² ⋅分子^{−1です。この分野への}マリア・ゲッパート・マイヤーの根本的な貢献を称えて、2光子吸収断面積の単位は「GM」と名付けられています。1 GM は 10 ⁻⁵⁰  cm ⁴ ⋅s⋅光子⁻¹です。^{[ 1 ] [ 2 ]}

オゾン層による紫外線遮蔽の文脈では、吸収断面積とは、分子が特定の波長と偏光の光子を吸収する能力のことです。同様に、原子力工学の文脈では、粒子（通常は中性子）が原子核に吸収される確率を指します。単位は面積で表されますが、実際の面積の大きさを表すものではありません。少なくとも部分的には、標的分子の密度や状態が吸収確率に影響を与えるためです。定量的に言えば、吸収断面積の数は、${\displaystyle dN}$吸収された光子の数、点と点の間${\displaystyle x}$そして${\displaystyle x+dx}$ビームの経路に沿って、その数は${\displaystyle N}$深部まで浸透する光子${\displaystyle x}$数倍${\displaystyle n}$単位体積あたりの吸収分子数に吸収断面積を掛けたもの${\displaystyle \sigma }$:

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

吸収断面積はモル吸光係数と密接に関係している${\displaystyle \varepsilon }$および質量吸収係数。

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

特定の粒子とそのエネルギーに対して、標的物質の吸収断面積は、質量吸収係数を用いて次のように計算できます。

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

どこ：

• ${\displaystyle \mu /\rho }$質量吸収係数
• ${\displaystyle m_{\text{a}}}$モル質量（g/mol）
• ${\displaystyle N_{\text{A}}}$アボガドロ定数は

これは一般的に次のように表現されます。

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

どこ：

• ${\displaystyle \alpha }$吸収係数
• ${\displaystyle n}$原子数密度は