valonpoiston

Valonpoiston käsite viittaa ilmiöön, jossa valon intensiteetti vähenee sen kulkiessa materiaalin tai ilman läpi. Se kattaa tilanteet, joissa valo poistuu kantajastaan sekä absorption että hajonnan kautta, ja sitä käytetään kuvaamaan muun muassa läpinäkyvien ja puolikiinnittyneiden aineiden optisia ominaisuuksia sekä ilmaston ja tähtienavauksen valonhukan hallintaa.

Mekanismin tavat poistaa valoa ovat absorptio ja hajonta. Absorptio tapahtuu, kun fotonien energia siirtyy aineen molekyyleihin tai kantasoluisiin, usein lämmöksi tai muuksi energiamuodoksi. Hajonta tarkoittaa valonsäteiden muuntumista eri suuntiin rakenteen tai partikkelin avulla; suurten partikkeleiden iš kertaistuu Mie- tai talten hajonnaksi, pienempien kohdalla domiin Rayleigh-hajonta. Pintaheijastukset vaikuttavat myös valon määrään, mutta ne ovat usein erillinen takaisin heijastuva reitti eivätkä varsinaisesti poista valoa beamistä kuljettaessa.

Matemaattisesti valonpoisto kuvaillaan yleensä extinktiolain tai Beerin lain avulla. Intensiteetti I pienenee matkan varrella: I = I0 exp(-αx), missä α on extinktio- tai poistorajoitteen kerroin ja x on reitin pituus. Laajemmin extinktio asettuu integroitavaksi polun varrella: I = I0 exp(-∫ κext(s) ds), missä κext on eksinktiokerroin ja ds pituusyksikkö. Wavelength-ominaisuudet vaikuttavat α:iin, joten poisto on usein aallonpituusriippuvaista.

Sovelluksia ja merkitystä on esimerkiksi ilmastotutkimuksessa, astronomiassa ja valoteknologiassa. Ilmakehän valonpoisto kuvaa näennää päivänvalon ja tähtien kirkkautta; optisissa välineissä materiaalien poisto vaikuttaa läpinäkyvyyteen ja väriin; kuituoptiikassa häviöt rajoittavat signaalin voimakkuutta. Valonpoisto on keskeinen käsite radiatiivisessa siirtämisessä ja materiaaleiden optisessa suunnittelussa.