Welche Arten von Wechselwirkungen treten auf? Wie wirken sie sich aus? - Streuung
Spektraler Streuanteil
Der spektrale Streuanteil dIscat gibt an, welcher Teil der gesamten Strahlung durch Streuung beeinflusst wird.
dIscat ist abhängig vom spektralen Streukoeffizienten β, vom Volumen, von der Richtung, aus der die Strahlung kommt Ω' und in die sie umverteilt wird Ω.
Für ein infinitesimal kleines Volumenelement gilt:
dIscat = βs/4π ∫ p(Ω', Ω) I(Ω') dω' ds
mit p(Ω', Ω) ... Phasenfunktion
Für die spektrale Strahlstärke kann man allgemein schreiben:
I = B βs V
mit B ... Bestrahlungsstärke
βs ... spektraler Streukoeffizient
V ... streuendes Gasvolumen
Innerhalb eines konstanten Gasvolumens, welches mit B bestrahlt wird, vermindert sich also die spektrale Strahlstärke um den Faktor des spektralen Streukoeffizienten.
Das LAMBERT-BEER-Gesetz stellt den Zusammenhang zur Weglänge dar:
I(x) = I(0) e- ∫ βs(λ,x) dx
mit I(x) ... Lichtintensität an der Stelle x
I(0) ... Lichtintensität am Ort x = 0
Nach Zurücklegen des Weges x vermindert sich die Lichtintensität durch Streueffekte exponentiell.
Die Einflüsse aus Absorption und Streuung lassen sich durch die Extinktion zusammenfassen. Der Extinktionskoeffizient ist dabei die Summe aus Absorptions- und Streukoeffizient:
βext(λ) = μ(λ) + βs(λ)
Für die Lichtintensität in Abhängigkeit von der Weglänge ergibt sich damit:
I(x) = I(0) e- ∫ βext(λ,x) dx
Optische Dicke
Graphik 1: Lichtweg durch ein optisch dickeres Medium
Mithilfe des Extinktionskoeffizienten lässt sich die optische Dicke D berechnen. Sie gibt die Wegstrecke an, innerhalb der die Strahlung um einen bestimmten Anteil reduziert wird:
D = x βext(λ)
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