In der Physik ist Verdünnung (in einigen Zusammenhängen hat auch Erlöschen genannt), der allmähliche Verlust in der Intensität jeder Art des Flusses durch ein Medium. Zum Beispiel wird Sonnenlicht durch die dunkle Brille verdünnt, Röntgenstrahlen werden durch die Leitung verdünnt, und Licht und Ton werden durch Wasser verdünnt.

In der Elektrotechnik und dem Fernmeldewesen betrifft Verdünnung die Fortpflanzung von Wellen und Signalen in elektrischen Stromkreisen, in Glasfaserleitern, sowie in Luft (Funkwellen).

Hintergrund

In vielen Fällen ist Verdünnung eine Exponentialfunktion der Pfad-Länge durch das Medium. In der chemischen Spektroskopie ist das als das Gesetz von Beer-Lambert bekannt.

In der Technik wird Verdünnung gewöhnlich in Einheiten von Dezibel pro Einheitslänge des Mediums (DB/Cm, DB/km, usw.) gemessen und wird durch den Verdünnungskoeffizienten des fraglichen Mediums vertreten.

Verdünnung kommt auch in Erdbeben vor; wenn sich die seismischen Wellen weiter weg vom Epizentrum bewegen, wachsen sie kleiner, weil sie durch den Boden verdünnt werden.

Ultraschall

Ein Gebiet der Forschung, in denen Verdünnungszahlen stark in der Ultraschall-Physik ist. Die Verdünnung im Ultraschall ist die Verminderung des Umfangs des Ultraschall-Balkens als eine Funktion der Entfernung durch das Bildaufbereitungsmedium. Die Erklärung von Verdünnungseffekten im Ultraschall ist wichtig, weil ein reduzierter Signalumfang die Qualität des erzeugten Images betreffen kann. Indem man die Verdünnung weiß, dass ein Ultraschall-Balken das Reisen durch ein Medium erfährt, kann man den Eingangssignalumfang anpassen, um jeden Verlust der Energie an der gewünschten Bildaufbereitungstiefe zu ersetzen.

• Das Ultraschall-Verdünnungsmaß in heterogenen Systemen, wie Emulsionen oder Kolloide, gibt Information über den Partikel-Größe-Vertrieb nach. Es gibt einen ISO Standard auf dieser Technik.
• Ultraschall-Verdünnung kann für das rheology Verlängerungsmaß verwendet werden. Es gibt akustische Rheometer, die das Gesetz von Stokes verwenden, um Dehnviskosität und Volumen-Viskosität zu messen.

Verdünnungskoeffizient

Verdünnungskoeffizienten werden verwendet, um verschiedene Medien gemäß zu messen, wie stark der übersandte Ultraschall-Umfang als eine Funktion der Frequenz abnimmt. Der Verdünnungskoeffizient kann verwendet werden, um Gesamtverdünnung im DB im Medium mit der folgenden Formel zu bestimmen:

:

Da sich diese Gleichung, außer der mittleren Länge und dem Verdünnungskoeffizienten zeigt, ist Verdünnung auch auf der Frequenz des Ereignis-Ultraschall-Balkens linear abhängig. Verdünnungskoeffizienten ändern sich weit für verschiedene Medien. Im biomedizinischen Ultraschall, der jedoch darstellt, sind biologische Materialien und Wasser die meistens verwendeten Medien. Die Verdünnungskoeffizienten von allgemeinen biologischen Materialien an einer Frequenz von 1 MHz werden unten verzeichnet:

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Es gibt zwei allgemeine Wege von akustischen Energieverlusten: Absorption und das Zerstreuen, zum Beispiel leichte Zerstreuen.

Die Ultraschall-Fortpflanzung durch homogene Medien wird nur mit der Absorption vereinigt und kann mit dem Absorptionskoeffizienten nur charakterisiert werden. Die Fortpflanzung durch heterogene Medien verlangt das in Betracht ziehende Zerstreuen.

Leichte Verdünnung in Wasser

Kurzwellenradiation hat von den Sonne-Wellenlängen im sichtbaren Spektrum des Lichtes ausgestrahlt, die sich von 360 nm erstrecken, die zu 750 (roten) nm (violett) sind. Wenn die Radiation der Sonne die Seeoberfläche erreicht, wird die Kurzwellenradiation durch das Wasser und die Intensität von leichten Abnahmen exponential mit der Wassertiefe verdünnt. Die Intensität des Lichtes an der Tiefe kann mit dem Gesetz von Beer-Lambert berechnet werden.

In klarem offenem Wasser wird sichtbares Licht an den längsten Wellenlängen zuerst absorbiert. So werden rote, orange und gelbe Wellenlängen an höheren Wassertiefen absorbiert, und blaue und violette Wellenlängen erreichen das tiefste in der Wassersäule. Weil die blauen und violetten Wellenlängen letzt im Vergleich zu den anderen Wellenlängen absorbiert werden, sich öffnen, scheint Ozeanwasser tiefblau zum Auge.

In der nahen Küste (küsten)-Wasser enthält Seewasser mehr phytoplankton als das sehr klare Hauptozeanwasser. Pigmente des Chlorophylls-a im phytoplankton absorbieren Licht und die Werke selbst Streuungslicht, Küstenwasser weniger klar machend, als offenes Wasser. Chlorophyll-a absorbiert Licht am stärksten in den kürzesten Wellenlängen (blau und violett) des sichtbaren Spektrums. In Wasser der nahen Küste, wo es hohe Konzentrationen von phytoplankton gibt, erreicht die grüne Wellenlänge das tiefste in der Wassersäule, und die Farbe von Wasser einem Beobachter scheint grün-blau oder grün.

Erdbeben

Die Energie, mit der ein Erdbeben eine Position betrifft, hängt von der laufenden Entfernung ab. Die Verdünnung im Signal der Boden-Bewegungsintensität spielt eine wichtige Rolle in der Bewertung von möglichem starkem groundshaking. Eine seismische Welle verliert Energie, weil es sich durch die Erde (Verdünnung) fortpflanzt. Dieses Phänomen wird zur Streuung der seismischen Energie mit der Entfernung verbunden. Es gibt zwei Typen der ausschweifenden Energie:

• geometrische Streuung, die durch den Vertrieb der seismischen Energie zu größeren Volumina verursacht ist
• Streuung als Hitze

Elektromagnetisch

Verdünnung vermindert die Intensität der elektromagnetischen Radiation wegen der Absorption oder des Zerstreuens von Fotonen. Verdünnung schließt die Abnahme in die Intensität wegen des geometrischen Umgekehrt-Quadratgesetzverbreitens nicht ein. Deshalb ist die Berechnung der Gesamtänderung in der Intensität mit sowohl dem Umgekehrt-Quadratgesetz als auch einer Bewertung der Verdünnung über den Pfad verbunden.

Die primären Ursachen der Verdünnung in der Sache sind die fotoelektrische Wirkung, compton das Zerstreuen, und, für Foton-Energien von obengenannten 1.022 MeV, Paar-Produktion.

Röntgenografie

Sieh Verdünnungskoeffizienten.

Optik

Verdünnung in der Faser-Optik, auch bekannt als Übertragungsverlust, sind die Verminderung der Intensität des leichten Balkens (oder Signal) in Bezug auf die Entfernung ist durch ein Übertragungsmedium gereist. Verdünnungskoeffizienten in der Faser-Optik verwenden gewöhnlich Einheiten des DB/km durch das Medium wegen der relativ hohen Qualität der Durchsichtigkeit von modernen optischen Übertragungsmedien. Das Medium ist normalerweise eine Faser des Kieselglases dass Grenzen der Ereignis-Licht-Balken zum Inneren. Verdünnung ist ein wichtiger Faktor, der die Übertragung eines Digitalsignals über große Entfernungen beschränkt. So ist viel Forschung sowohl ins Begrenzen der Verdünnung als auch in die Maximierung der Erweiterung des optischen Signals eingetreten.

Empirische Forschung hat gezeigt, dass die Verdünnung in Glasfaserleiter in erster Linie sowohl durch das Zerstreuen als auch durch die Absorption verursacht wird.

Die Verdünnung in der Faser-Optik kann mit der folgenden Gleichung gemessen werden:

:

Das leichte Zerstreuen

Die Fortpflanzung des Lichtes durch den Kern eines Glasfaserleiters basiert auf dem inneren Gesamtnachdenken des lightwave. Raue und unregelmäßige Oberflächen, sogar am molekularen Niveau des Glases, können leichte Strahlen veranlassen, in vielen zufälligen Richtungen widerspiegelt zu werden. Dieser Typ des Nachdenkens wird "weitschweifiges Nachdenken" genannt, und es wird normalerweise durch das große Angebot an Nachdenken-Winkeln charakterisiert. Die meisten Gegenstände, die mit dem bloßen Auge gesehen werden können, sind erwartet sichtbar, Nachdenken auszugießen. Ein anderer für diesen Typ des Nachdenkens allgemein gebrauchter Begriff ist "das Licht-Zerstreuen". Das leichte Zerstreuen von den Oberflächen von Gegenständen ist unser primärer Mechanismus der physischen Beobachtung.

Das leichte Zerstreuen von vielen allgemeinen Oberflächen kann durch lambertian reflectance modelliert werden.

Das leichte Zerstreuen hängt von der Wellenlänge des Lichtes ab, das wird streut. So entstehen Grenzen zu Raumskalen der Sichtbarkeit, abhängig von der Frequenz des Ereignisses lightwave und der physischen Dimension (oder Raumskala) des sich zerstreuenden Zentrums, das normalerweise in der Form von einer spezifischen Mikrostruktureigenschaft ist. Zum Beispiel, da sichtbares Licht eine Wellenlänge-Skala auf der Ordnung von einem Mikrometer (millionst eines Meters) hat, wird das Streuen von Zentren Dimensionen auf einer ähnlichen Raumskala haben.

So ergibt sich Verdünnung aus der zusammenhanglosen Lichtstreuung an inneren Oberflächen und Schnittstellen. In (poly) kristallenen Materialien wie Metalle und Keramik, zusätzlich zu Poren, sind die meisten inneren Oberflächen oder Schnittstellen in der Form von Korn-Grenzen, die winzige Gebiete der kristallenen Ordnung trennen. Es ist kürzlich gezeigt worden, dass, wenn die Größe des sich zerstreuenden Zentrums (oder Korn-Grenze) unter der Größe der Wellenlänge des Lichtes reduziert wird, das wird streut, das Zerstreuen nicht mehr zu jedem bedeutenden Ausmaß vorkommt. Dieses Phänomen hat die Produktion von durchsichtigen keramischen Materialien verursacht.

Ebenfalls wird die Lichtstreuung in der optischen Qualitätsglasfaser durch Unregelmäßigkeiten des molekularen Niveaus (compositional Schwankungen) in der Glasstruktur verursacht. Tatsächlich ist eine erscheinende Schule des Gedankens, dass ein Glas einfach der Begrenzungsfall eines polykristallenen Festkörpers ist. Innerhalb dieses Fachwerks werden "Gebiete", die verschiedene Grade der Ordnung für kurze Strecken ausstellen, die Bausteine sowohl von Metallen als auch von Legierung, sowie Brille und Keramik. Verteilt sowohl zwischen als auch innerhalb dieser Gebiete sind Mikrostrukturdefekte, die die idealsten Positionen für das Ereignis des leichten Zerstreuens zur Verfügung stellen werden. Dieses dasselbe Phänomen wird wie einer der Begrenzungsfaktoren in der Durchsichtigkeit von IR Raketenkuppeln gesehen.

UV-Vis-IR Absorption

Zusätzlich zum leichten Zerstreuen können Verdünnung oder Signalverlust auch wegen der auswählenden Absorption von spezifischen Wellenlängen vorkommen, die gewissermaßen dem ähnlich sind, das für das Äußere der Farbe verantwortlich ist. Primäre materielle Rücksichten schließen sowohl Elektronen als auch Moleküle wie folgt ein:

• Am elektronischen Niveau hängt es ab, ob das Elektron orbitals (oder "gequantelt") solch unter Drogeneinfluss ist, dass sie ein Quant des Lichtes (oder Foton) von einer spezifischen Wellenlänge oder Frequenz im ultravioletten (UV) oder den sichtbaren Reihen absorbieren können. Das ist, was zur Farbe führt.
• Am atomaren oder molekularen Niveau hängt es von den Frequenzen von atomaren oder Molekülschwingungen oder chemischen Obligationen ab, wie Ende-gepackt seine Atome oder Moleküle sind, und ob die Atome oder Moleküle Fernordnung ausstellen. Diese Faktoren werden die Kapazität der materiellen übersendenden längeren Wellenlängen in infrarot (IR), weitem IR, Radio- und Mikrowellenreihen bestimmen.

Die auswählende Absorption des infraroten (IR) Lichtes durch ein besonderes Material kommt vor, weil die ausgewählte Frequenz der leichten Welle die Frequenz vergleicht (oder ein integriertes Vielfache der Frequenz), an dem die Partikeln dieses Materials vibrieren. Da verschiedene Atome und Moleküle verschiedene natürliche Frequenzen des Vibrierens haben, werden sie verschiedene Frequenzen (oder Teile des Spektrums) des infraroten (IR) Lichtes auswählend absorbieren.

Anwendungen

In Glasfaserleitern ist Verdünnung die Rate, an der das Signallicht in der Intensität abnimmt. Deshalb wird Glasfaser (der eine niedrige Verdünnung hat) für die Langstreckenfaser Sehkabel verwendet; Plastikfaser hat eine höhere Verdünnung und folglich, erstrecken Sie sich kürzer. Dort auch bestehen optische Abschwächer, die das Signal in einer Faser Sehkabel absichtlich vermindern.

Die Verdünnung des Lichtes ist auch in der physischen Meereskunde wichtig. Diese dieselbe Wirkung ist eine wichtige Rücksicht im Wetterradar, wie Regentropfen einen Teil des ausgestrahlten Balkens absorbieren, der mehr oder weniger bedeutend ist, je nachdem die Wellenlänge verwendet hat.

Wegen der zerstörenden Effekten von energiereichen Fotonen ist es notwendig zu wissen, wie viel Energie im Gewebe während diagnostischer Behandlungen abgelegt wird, die mit solcher Radiation verbunden sind. Außerdem wird Gammastrahlung in Krebs-Behandlungen verwendet, wo es wichtig ist zu wissen, wie viel Energie im gesunden und im tumorous Gewebe abgelegt wird.

Radio

Verdünnung ist eine wichtige Rücksicht in der modernen Welt des Radiofernmeldewesens. Verdünnung beschränkt die Reihe von Radiosignalen und wird durch die Materialien betroffen ein Signal muss durch (z.B, Luft, Holz, Beton, Regen) reisen. Sieh den Artikel über den Pfad-Verlust für weitere Informationen über den Signalverlust in der Radiokommunikation.

Macht gegen den Umfang

Die Verdünnung einer Macht eines Signals durch n Dezibel ist zum Vermindern seines Umfangs durch 2n Dezibel gleichwertig.

Siehe auch

• Akustische Verdünnung
• Verdünnungslänge
• Abschwächer (Elektronik)
• Abschwächer (Genetik)
• Böse Abteilung (Physik)
• Dezibel
• Elektrischer Scheinwiderstand
• Umweltwiedervermittlung für die natürliche Verdünnung
• Haben Sie freien Pfad vor
• Pfad-Verlust
• Strahlenlänge
• Röntgenografie
• Regen verwelkt
• Welle-Fortpflanzung

Außenverbindungen

• Der XAAMDI von NIST: Röntgenstrahl-Verdünnung und Absorption für Materialien der Dosimetric-Interesse-Datenbank
• Der XCOM von NIST: Foton-Kreuz-Abteilungsdatenbank
• NIST'S SCHNELL: Verdünnung und sich zerstreuende Tische
• Unterwasserradiokommunikation