fotonabsorptie

Fotonabsorptie is het proces waarbij een foton wordt opgenomen door een materiaalmolecule, atoom of kristal en daardoor een verandering in de toestanden van het systeem teweegbrengt. De fotonenergie E = hν (of E = hc/λ) moet overeenkomen met een energieverschil tussen toestanden, zodat de toestand van het systeem geexciteerd kan raken. Na absorptie kan de energie op verschillende manieren verdwijnen, bijvoorbeeld als warmte, of als licht via emissie.

In atomaire en moleculaire systemen kunnen elektronen overschakelen naar hogere energieniveaus. Daarnaast kunnen ook vibratietoestanden en rotatietoestanden betrokken raken, met name in moleculen. In vaste stoffen en halfgeleiders vindt absorptie vaak plaats via bandto-bandovergangen of via defecttoestanden; de materiedeeltjes bepalen daardoor welke golflengten worden geabsorbeerd. De kans op absorptie hangt af van selectie regels en de aanwezigheid van dipoolmomenten.

De mate van absorptie varieert sterk met golflengte en materiaal. Dit wordt vaak uitgedrukt met een absorptie- of rendementspelregel, en in bulkmaterialen wordt vaak de Beer-Lambert-wet gebruikt: de intensiteit van het licht vermindert exponentieel met de lengte van de doorloopt (of absorptiepad). De niet- geïmpliceerde spectralintervalen leiden tot de waargenomen kleur en spectra van het materiaal.

Toepassingen van fotonabsorptie omvatten spectroscopie (bijvoorbeeld UV-Vis), fotografie en optica, halfgeleider-zonnecellen, fotochemie en fotokatalyse. In veel systemen bepaalt de absorptie hoe efficiënt energie wordt vastgelegd en omgezet in warmte, elektrisch signaal, of chemische reacties.