如何正确地表达吸收？

如何正确地表达吸收？

文章转自Thorlabs索雷博

在不久前的武汉光博会上，有***位客户在参观我们的光衰减产品时提到了光密度(OD)和dB的转换问题。

ATT30, 29~34 dB                          ND530A, OD=3.0

棱镜对衰减器                                 中性密度滤光片

光密度(OD)的定义为：

分贝(deciBel)的衰减定义为：

请注意，上式说明在转换两种衰减量时，将OD值乘以10可得到dB值，而dB值除以10可得到OD值。比如，ATT30衰减器提供约30 dB衰减，因此相当于OD等于3.0，而透过率为0.001。从下图可以看出，对于提供衰减相似的棱镜对和中性密度滤光片，棱镜对不仅工作波长范围更宽，而且衰减曲线更均匀。

棱镜对衰减器和中性密度滤光片的性能对比

巧合的是，在光谱学应用中，吸光度(absorbance)和光密度具有相同的表达式。不巧的是，在关于吸收测量的文献中，我们可能会遇到***些容易混淆的术语：

absorption, absorptivity, absorptance, absorbance

Absorption(吸收)是指电磁辐射(光)在介质中传播时的功率损耗，其原因是光能变成了其它形式的能量，比如介质分子极化过程中的晶格振动(热能)、杂质离子的局部振动、电子从价带激发到导带等。Absorption不仅表示吸收的过程，还经常用于表示相关参数，比如吸收系数(α)，即单位长度的吸收。

在量化吸收时，absorptivity和absorptance是同义词，表示吸收光通量与入射光通量之比，因此可翻译为吸收率。它是***个介于0和1之间的无量纲量，并且是物体的整体属性，不仅取决于材料，还取决于几何形状。比如，表面吸收率取决于入射光的方向，由此可定义方向性吸收率和半球吸收率；半球吸收率是不同方向的平均值。此外，吸收率通常和光波长有关。在讨论黑体辐射时，通常会用到absorptivity，比如emissivity和absorptivity的关系，因此热力学研究人员可能更喜欢使用。

令人意外的是，虽然光学总是涉及到reflectance和transmittance，即反射率和透过率，但吸收率好像不是***个常用词。比如，在提供两万多种光学产品的Thorlabs网站上，您甚至可能无法在任何页面中找到absorptance的身影；***位客户的留言除外。这可能是因为损耗不仅来自吸收，所以用attenuation更合适。

在Thorlabs网站上搜索absorptance时，网页不会直接提供搜索结果，而是提示***个相似的搜索关键词：absorbance，点击其链接后将依次看到三个结果：Y形光纤束和浸入式透过率探头、CCT系列光纤光谱仪以及四端口比色皿支架。

搜索absorbance时得到的结果

如果继续访问透过率探头页面，我们可以了解怎样搭建***套测量液体吸光度光谱的装置，并根据比尔-朗伯定律确定样品浓度。

吸光度测量装置                                          透过率探头的构造

Absorbance(吸光度)的定义为：

根据比尔-朗伯定律，吸光度为摩尔吸收系数(ε)、传播长度(z)和浓度(c)的乘积：

另外，半透明介质的吸收还常用吸收系数(α)进行量化，即单位长度的损耗功率比。吸收系数的倒数为吸收长度。光在通过***个吸收长度后，强度衰减为初始值的1/e；光在通过四个吸收长度后，强度衰减为初始值的1.8%。因此，光泵激光增益介质的长度通常为吸收长度的两到三倍(针对泵浦波长)，使泵浦光能被充分吸收。

假设没有散射和反射损耗，光在吸收介质中传播yi定的长度z后，光的透过率为exp(-αz)，由此可确定吸光度和吸收系数的关系：

虽然absorbance和absorptance可能是容易被混淆的术语，但是在吸收非常小的时候，这种混淆可能不是很重要，因为对数值将约等于比值。同样令人意外的是，既然每本红外光谱学教科书都将吸光度看作***个基本量，那么吸光度肯定很重要。但是，在几本经典的光学教科书中，absorbance***次都没有被提到过，而玻恩和沃尔夫的光学原理甚至完quan没有吸收。嗯，这真是wan美的光学材料！

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