不透明度

不透明度は、電磁波やその他の種類の放射線、特に可視光線の不透過性の尺度です。 放射伝達 では、プラズマ、誘電体、遮蔽材、ガラスなどの媒体における放射線の吸収と散乱を表します。不透明な物体は、透明(すべての光が通過する) でも半透明(一部の光が通過する) でもありません。光が 2 つの物質の境界面に当たると、一般に、一部は反射、一部は吸収、一部は散乱し、残りは透過します (屈折も参照)。反射は、拡散反射(白い壁からの反射光など) の場合と鏡面反射 (鏡からの反射光など) の場合があります。不透明な物質は光を透過しないため、すべての光を反射、散乱、または吸収します。光の規則的な反射や拡散反射、透過の知覚に関連するその他の視覚的外観のカテゴリは、不透明度、透明性、半透明性など、3 つの変数を含む順序システムでセシアの概念の下に整理されています。鏡とカーボン ブラックはどちらも不透明です。不透明度は、考慮する光の周波数によって異なります。たとえば、ある種のガラスは、可視範囲では透明ですが、紫外線に対してはほとんど不透明です。より極端な周波数依存性は、冷たいガスの吸収線で確認できます。不透明度はさまざまな方法で定量化できます。たとえば、記事「不透明度の数学的記述」を参照してください。

吸収、反射、散乱など、さまざまなプロセスによって不透明度が生じる可能性があります。

後期中期英語の opake は、ラテン語の opacus「暗くした」に由来します。現在の綴り (19 世紀以前にはまれ) は、フランス語の綴りの影響を受けています。

放射線不透過性は、 X 線の不透過性を説明するために優先的に使用されます。現代医学では、放射線不透過性物質とは、X 線または同様の放射線を通さない物質を指します。放射線画像は、血流、消化管、または脳脊髄液を通過し、CT スキャンまたは X 線画像を強調するために使用できる放射線不透過性造影剤によって革命をもたらしました。放射線不透過性は、放射線学的介入中に使用されるガイドワイヤやステントなどのさまざまなデバイスの設計において重要な考慮事項の 1 つです。特定の血管内デバイスの放射線不透過性は、介入手順中にデバイスを追跡できるようにするため重要です。

「不透明」や「不透明」という言葉は、上記のような特性を持つ物体や媒体を指す口語的な用語としてよく使われます。ただし、天文学、プラズマ物理学、その他の分野では、「不透明」の具体的で定量的な定義も存在し、ここではその定義を示します。

この用法では、「不透明度」は、電磁放射の特定の周波数における質量減衰係数（または、文脈に応じて質量吸収係数、その違いはここで説明）の別名です。 ${\displaystyle \kappa _{\nu }}$${\displaystyle \nu}$

より具体的には、周波数の光線が不透明度と質量密度がともに一定の媒体を通過する場合、強度は距離xに応じて次の式に従って 減少します 。 ${\displaystyle \nu}$${\displaystyle \kappa _{\nu }}$${\displaystyle \rho}$$${\displaystyle I(x)=I_{0}e^{-\kappa _{\nu }\rho x}}$$

• xは光が媒体を通過した距離である
• ${\displaystyle I(x)}$距離xに残る光の強度
• ${\displaystyle I_{0}}$光の初期の強度は、${\displaystyle x=0}$

特定の周波数における特定の媒体の場合、不透明度は 0 から無限大までの範囲の数値を持ち、単位は長さ² / 質量です。

大気汚染の研究における不透明度は、減衰係数（別名、消光係数）ではなく、遮断された光の割合を指し、遮断された光が 0% から遮断された光が 100% まで変化します。

$${\displaystyle {\text{不透明度}}=100\%\left(1-{\frac {I(x)}{I_{0}}}\right)}$$

特定の重み付け方式を使用して計算された平均不透明度を定義するのが通例です。プランク不透明度（プランク平均吸収係数^[1]とも呼ばれる）は、正規化されたプランク黒体放射エネルギー密度分布、を重み関数として使用し、直接平均化します。 ここで、はシュテファン・ボルツマン定数です。 ${\displaystyle B_{\nu }(T)}$${\displaystyle \kappa _{\nu }}$$${\displaystyle \kappa _{Pl}={\int _{0}^{\infty }\kappa _{\nu }B_{\nu }(T)d\nu \over \int _{0}^{ \infty }B_{\nu }(T)d\nu }=\left({\pi \over \sigma T^{4}}\right)\int _{0}^{\infty }\kappa _{\nu }B_{\nu }(T)d\nu ,}$$${\displaystyle \sigma}$

一方、ロスランド不透明度（スヴェイン・ロスランドに由来）は、プランク分布の温度微分、を重み関数として使用し、 を平均します。 光子の平均自由行程は です 。 ロスランド不透明度は、放射輸送方程式の拡散近似で導出されます。これは、局所熱平衡など、放射場が放射平均自由行程と同等またはそれ未満の距離にわたって等方性である場合に有効です。実際には、トムソン電子散乱の平均不透明度は次のとおりです。 ここで は水素の質量分率です。太陽の金属量を と仮定すると、非相対論的な熱制動放射、または自由-自由遷移の場合、次のようになります。^[2] ロスランド平均減衰係数は次のとおりです。^[3]${\displaystyle u(\nu ,T)=\partial B_{\nu }(T)/\partial T}$${\displaystyle \kappa _{\nu }^{-1}}$$${\displaystyle {\frac {1}{\kappa }}={\frac {\int _{0}^{\infty }\kappa _{\nu }^{-1}u(\nu ,T)d \nu }{\int _{0}^{\infty }u(\nu ,T)d\nu }}.}$$${\displaystyle \lambda _{\nu }=(\kappa _{\nu }\rho )^{-1}}$$${\displaystyle \kappa _{\rm {es}}=0.20(1+X)\,\mathrm {cm^{2}\,g^{-1}} }$$${\displaystyle X}$ $${\displaystyle \kappa _{\rm {ff}}(\rho ,T)=0.64\times 10^{23}(\rho [{\rm {g}}~{\rm {\,cm}}^{-3}])(T[{\rm {K}}])^{-7/2}{\rm {\,cm}}^{2}{\rm {\,g}}^{-1}.}$$ $${\displaystyle {\frac {1}{\kappa }}={\frac {\int _{0}^{\infty }(\kappa _{\nu ,{\rm {es}}}+\kappa _ {\nu ,{\rm {ff}}})^{-1}u(\nu ,T)d\nu }{\int _{0}^{\infty }u(\nu ,T)d\nu }}.}$$

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