Abschwächungstheorie

Abschwächungstheorie bezeichnet die Lehre von der Verringerung der Intensität oder Amplitude von Strahlung, Wellen oder Teilchen beim Durchtritt durch Materie oder Medien. Die Abschwächung entsteht durch Absorption, Streuung und in einigen Fällen durch Emission oder Streufelder, wodurch Energie in andere Formen übertragen wird.

In vielen Anwendungsfeldern wird das Beersche Gesetz herangezogen. Es beschreibt die Abnahme der Intensität I mit der Durchgangslänge x durch ein Medium: I = I0 e^{-μ x}, wobei μ der lineare Abschwächungskoeffizient ist. μ hängt von Material, Temperatur, Zustand sowie der Wellenlänge oder Frequenz ab. Für Mischungen gilt oft μ = Σ_i w_i μ_i oder μ = ρ (μ/ρ), wobei μ/ρ der massebezogene Koeffizient ist und ρ die Dichte des Mediums angibt.

Über das einfache Gesetz hinaus umfasst die Abschwächungstheorie auch komplexere Modelle wie die Radiative-Transfer-Gleichung, die Absorption, Streuung und Emission berücksichtigen. In der Praxis wird häufig der Diffusionsbereich genutzt, insbesondere in dichter Streustruktur, während bei stärkeren Streuungen Mehrfachstreuung relevant wird.

Anwendungsbereiche finden sich in der Optik, der medizinischen Bildgebung (Röntgenstrahlen, CT), der Akustik sowie in der Atmosphären- und Weltraumpflege, wo Licht- oder Signalschwächung durch Medium, Partikel oder Gas gemessen und modelliert wird. Die Theorie liefert zentrale Größen wie den Abschwächungskoeffizienten μ, die Transparenz und das Verständnis der Materialcharakterisierung.

Historisch bildet das Beersche Gesetz, oft auch als Lambert-Beer-Gesetz bezeichnet, die Grundlage vieler Abschwächungsmodelle. Es verbindet die experimentelle Beobachtung mit einem mathematischen Rahmen zur Beschreibung der Licht- oder Strahlungsabschächtung.