Absorptiohäviöt

Absorptiohäviöt ovat energian siirtymisen häviöitä, kun aallot tai säteily kulkevat materiaalin läpi ja osa energiasta muuttuu lämmöksi. Häviöt syntyvät vuorovaikutuksesta materiaalin elektronien, vibraatioiden ja muiden rakenteellisten ominaisuuksien kanssa, ja ne voivat vaikuttaa sekä-optisiin, sähköisiin että akustisiin järjestelmiin. Absorptiohäviöillä on keskeinen rooli sekä suunnittelussa että tulkinnassa, sillä ne rajoittavat lähetystä, vastaanottoa ja laitteen suorituskykyä ympäristön mukaan.

Optiikassa absorptiohäviöt kuvataan absorptio-kertoimella α (m^-1). Intensiivisyys seuraa Beer's lakia I(x) = I0 e^{-α x}. α liittyy materiaalin imaginaariseen refraktiivisuuteen κ: α = 4π κ / λ, jossa λ on valon vakioplein aallonpituus. Suurempi κ tai lyhyempi λ johtavat voimakkaampiin häviöihin tietyllä aallonpituudella. Näin ollen väri ja paksuus sekä materiaalin puhtaus vaikuttavat läpäisyyn ja lämmöntuottoon.

Dielektrisissä materiaaleissa häviöt ilmenevät dielectric loss -ilmiönä ja niitä kuvaa loss tangent tan δ. Sähkökentän aiheuttama häviöenergia densities: P_loss = 1/2 ω ε0 ε'' |E|^2, missä ε'' on permittiviteetin imaginarinen osa. Näillä häviöillä on vaikutus esimerkiksi piireihin, antenneihin, resonansseihin sekä niiden lämpenemiseen.

Mittauksessa absorptiohäviöitä arvioidaan usein läpäisyn, heijastuksen, ellipsometrian ja spektroskopian avulla. Dielektrisillä materiaaleilla käytetään impedanssi- ja Q-arvon mittauksia.

Absorptiohäviöt ovat keskeinen parametri suunnittelussa: ne määrittävät valinnan materiaaleille, pintakäsittelyjen ja pinnoitteiden tarvetta sekä järjestelmien lämpötilanhallintaa ja energiatehokkuutta. Niiden minimoiminen on tärkeää optiikassa, kuituoptiikassa ja RF- sekä elektroniikkalaitteissa.