衰减系数

✍ dations ◷ 2024-12-23 09:22:09 #物理量,辐射,电磁辐射

衰减系数,(attenuation coefficient) 通常是指某些物理量例如光子、声波、电子、粒子的数量或能量等等,在物体中单一方向行进贯穿的难易程度。以光线为例,衰减系数大,代表光线进入某特定物质时会快速变弱;衰减系数小,代表光线可以很容易穿透此物质,即此一物质是相当透明的。

衰减系数其实是一种几率概念:假设 100 个光子每行进一公分,20 个光子与物质发生特定交互作用被吸收掉,衰减系数就是每公分损失 20%, 写成为长度单位的倒数,0.2 cm-1。以国际标准单位制来表示,可写成 20 m-1,单位为米分之一。

衰减系数大小与入射标的物的性质有关,例如入射光波长;也与贯穿作用物质本身的性质有关。

衰减系数的概念使用于许多领域与学门,有不同的名称,但是其数学定义非常类似:数量衰减,能量衰减,电磁场强度衰减,功率衰减,等等。

以下将以数学概述衰减系数定义,简单描述相关概念。

线性衰减系数,或定向衰减系数 (direction attenuation coefficient),常用于游离辐射领域,是指在一单位体积的介质中,入射标的物沿着一单位长度与介质作用而消失的几率大小,常用符号为 Ω,数学定义: μ Ω = 1 L e , Ω d L e , Ω d z , {\displaystyle \mu _{\Omega }=-{\frac {1}{L_{\mathrm {e} ,\Omega }}}{\frac {\mathrm {d} L_{\mathrm {e} ,\Omega }}{\mathrm {d} z}},} e,Ω 为辐射率.

频率谱定向衰减系数 (spectral directional attenuation coefficient in frequency) 与 波长谱定向衰减系数 (spectral directional attenuation coefficient in wavelength),是指,一特定波长或频率的电磁波或光子打入一单位体积的介质后,入射标的物沿着一特定方向,直线前进每一单位长度间,与介质作用而消失的几率大小,相应的常用符号各自为 Ω,νΩ,λ。数学定义

此处相关符号的定义如下,

半球式衰减系数 (Hemispherical attenuation coefficient) 是指,一道光子束或粒子束打入一单位体积的介质后,以半球状方式扩散,入射标的物沿着一单位长度与介质作用而消失的几率大小,常用符号为 , 数学定义: μ = 1 Φ e d Φ e d z , {\displaystyle \mu =-{\frac {1}{\Phi _{\mathrm {e} }}}{\frac {\mathrm {d} \Phi _{\mathrm {e} }}{\mathrm {d} z}},} νλ

此处相关符号的定义如下,

在游离辐射领域,实务概念采用质量衰减系数,描述入射标的物与传递介质间发生交互作用的几率。

相关定义与常用单位简述如下:

补充相关符号定义如下:

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