Absorption

Elektromagnetische Strahlung tritt mit Materie auf drei Hauptarten in Wechselwirkung: Sie kann reflektiert oder diffus gestreut, durch transparente Objekte transmittiert oder absorbiert werden. Diese Wechselwirkungen werden durch die Absorption (α), die Reflexion (ρ) und die Transmission (τ) des Materials beschrieben, die in der Gleichung 1 = α + ρ + τ miteinander verknüpft sind. Die Absorption der Strahlung stellt den Anteil der Energie dar, der im Material in andere Energieformen – wie Wärme oder chemische Energie – umgewandelt wird. Sie ist eine dimensionslose Verhältnisgröße und liegt im Bereich von 0 (keine Absorption) bis 1 (vollständige Absorption). Die Absorption hängt vom wellenlängenabhängigen Extinktionskoeffizienten des Materials, der Länge des Strahlungsweges im Material sowie von der Dichte bzw. Konzentration des absorbierenden Stoffes ab.

Bei Schwarzkörpern wird die gesamte einfallende Strahlung absorbiert, es findet keine Reflexion oder Transmission statt. Nach dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz gilt für einen Körper im thermischen Gleichgewicht, dass die Absorption gleich der Emission ist.

Bei Objekten, die elektromagnetische Strahlung nur in einem schmalen Wellenlängenintervall emittieren und absorbieren, kann deren Temperatur dennoch mithilfe eines geeigneten schmalbandigen Spektralfilters bestimmt werden. Dünne Kunststofffolien beispielsweise interagieren hauptsächlich im Bereich der C-H-Streck- und Biegeschwingungen um 3,4 µm mit Infrarotstrahlung, während Flammengase wie CO₂ oder CO stark im Spektralbereich um 4,2 µm bzw. 4,6 µm absorbieren. Die Auswahl geeigneter Messgeräte ist dabei entscheidend, da einige Geräte gezielt die Absorption und Emission von Gasen unterdrücken, um sich auf die Hintergrundstrahlung zu konzentrieren.