Abschwächungslänge

Abschwächungslänge, englisch attenuation length, bezeichnet in der Physik die charakteristische Strecke, über die die Intensität eines Strahls beim Durchtritt durch ein Medium aufgrund von Absorption und Streuung auf einen Faktor 1/e abnimmt. Sie dient als Maß für die Transparenz des Materials gegenüber der betrachteten Strahlung und hängt von Energie, Art der Strahlung und Dichte des Mediums ab.

Im Modell eines homogenen Mediums folgt die Intensität I(x) dem Verlauf I(x) = I0 exp(-μ x), wobei μ der lineare Abschwächungskoeffizient ist. Die Abschwächungslänge λ ist definiert als λ = 1/μ. Wird statt μ der massenbezogene Abschwächungskoeffizient μ/ρ verwendet, gilt λ = 1/((μ/ρ) ρ). Die Beziehung zu anderen Größen lässt sich aus der Exponentialform ableiten: Die Dicke, die die Intensität auf die Hälfte reduziert, ergibt sich entsprechend aus der Gleichung I(x)/I0 = 1/2.

Die Abschwächungslänge beschreibt, wie durchsichtig ein Material gegenüber der betrachteten Strahlung ist, und variiert stark mit Energie und Medium. In dichten oder stark absorbierenden Materialien ist λ typischerweise klein; in weniger dichten Medien oder bei hochenergetischen Photonen kann λ deutlich größer sein. Sie spielt eine zentrale Rolle in der Strahlenschutzplanung, in der medizinischen Bildgebung (Röntgen, CT), in der Kern- und Teilchenphysik sowie in der Astrophysik, wo sie hilft, die Ausbreitung von Strahlung durch Materie zu charakterisieren.

Messungen erfolgen typischerweise durch Transmissionsexperimente: I0 wird mit I am Ende einer Schicht der Dicke x verglichen, und aus dem Exponentialverlauf μ oder λ bestimmt. In Praxis werden oft auch energieabhängige Effekte und zusammengesetzte Materialien berücksichtigt.