U fizici, slabljenje (atenuacija) je postepeni gubitak intenziteta zvuka kroz medij za prijenos. Naprimjer, tamne naočale slabe sunčevu svjetlost, olovo slabi rendgenske zrake, a voda i zrak slabe i svjetlost i zvuk s promjenjivim brzinama slabljenja.
Štitnici za uši pomažu u smanjenju snage zvuka i akustičnog fluksa koji ulazi u uši. Ovaj fenomen se naziva slabljenje zvuka i mjeri se u decibelima (dB).
U elektrotehnici i telekomunikacijama, slabljenje utiče na širenje talasa i signal au električnim kolima, u optičkim vlaknima i u zraku. Električni atenuatori i optički atenuatori su često proizvedene komponente u ovoj oblasti.
Pozadina thumb|Frekvencijski zavisno slabljenje elektromagnetnog zračenja u standardnoj atmosferi U mnogim slučajevima, slabljenje je eksponencijalna funkcija dužine puta kroz medij. U optici i hemijskoj spektroskopiji, ovo je poznato kao Beer-Lambertov zakon. U inženjerstvu, slabljenje se obično mjeri u jedinicama decibelima po jedinici dužine medija (dB/cm, dB/km, itd.) i predstavljeno je koeficijentom slabljenja dotičnog medija U mnogim slučajevima, slabljenje je eksponencijalna funkcija dužine puta kroz medij. U optici i hemijskoj spektroskopiji ovo je poznato kao Beer-Lambertov zakon. U inženjerstvu, slabljenje se obično mjeri u jedinicama decibela po jedinici dužine medija (dB/cm, dB/km, itd.) i predstavljeno je koeficijentom slabljenja dotičnog medija.Essentials of Ultrasound Physics, James A. Zagzebski, Mosby Inc., 1996. Slabljenje se također javlja kod zemljotresa; kada se seizmički talasi udaljavaju od hipocentra, oni postaju manji jer ih Zemlja slabi.
Ultrazvuk
Jedno područje istraživanja u kojem slabljenje igra istaknutu ulogu je fizika ultrazvuka. Slabljenje ultrazvuka je smanjenje amplitude ultrazvučnog snopa kao funkcije udaljenosti kroz medij za snimanje. Uzimanje u obzir efekata slabljenja ultrazvuka je važno jer smanjena amplituda signala može uticati na kvalitet proizvedene slike. Poznavanjem slabljenja koje ultrazvučni snop doživljava putujući kroz medij, može se prilagoditi amplituda ulaznog signala kako bi se kompenzirao bilo kakav gubitak energije na željenoj dubini snimanja.Diagnostic Ultrasound, Stewart C. Bushong and Benjamin R. Archer, Mosby Inc., 1991.
Mjerenje ultrazvučne atenuacije u heterogenim sistemima, poput emulzija ili koloida, daje informacije o raspodjeli veličine čestica. Postoji ISO standard za ovu tehniku.ISO 20998-1:2006 "Measurement and characterization of particles by acoustic methods" Ultrazvučno slabljenje se može koristiti za mjerenje ekstenzijske reologije. Postoje akustični reometri koji koriste Stokesov zakon za mjerenje ekstenzijske i volumenske viskoznosti.
Talasne jednačine koje uzimaju u obzir akustično slabljenje mogu se napisati u obliku frakcionog derivata.S. P. Näsholm and S. Holm, "On a Fractional Zener Elastic Wave Equation," Fract. Calc. Appl. Anal. Vol. 16, No 1 (2013), pp. 26–50, Link to e-print U homogenim medijima, glavna fizička svojstva koja doprinose slabljenju zvuka su viskoznost Stokes, G.G. "On the theories of the internal friction in fluids in motion, and of the equilibrium and motion of elastic solids", Transactions of the Cambridge Philosophical Society, vol.8, 22, pp. 287–342 (1845) i toplotna provodljivost.G. Kirchhoff, "Ueber den Einfluss der Wärmeleitung in einem Gase auf die Schallbewegung", Ann. Phys., 210: 177-193 (1868). Link to paperS. Benjelloun and J. M. Ghidaglia, "On the dispersion relation for compressible Navier-Stokes Equations," Link to Archiv e-print Link to Hal e-print
Koeficijent slabljenja
Koeficijent slabljenja se koristi za kvantificiranje različitih medija prema tome koliko snažno se smanjuje amplituda prenesenog ultrazvuka kao funkcija frekvencije. Koeficijent slabljenja koeficijent () može se koristiti za određivanje ukupnog slabljenja u dB u mediju korištenjem sljedeće formule:
Slabljenje je linearno ovisno o dužini medija i koeficijentu slabljenja, kao i - približno - o frekvenciji upadnog ultrazvučnog snopa za biološko tkivo (dok je za jednostavnije medije, poput zraka, odnos kvadratni). Koeficijenti slabljenja uveliko variraju za različite medije. Međutim, u biomedicinskom ultrazvučnom snimanju, biološki materijali i voda su najčešće korišteni mediji. Koeficijenti slabljenja uobičajenih bioloških materijala na frekvenciji od 1 MHz navedeni su u nastavku:
+ Materijal Zrak, na 20 °C 1,64 Krv 0,2 Kost, kortikalna 6,9 Kost, trabekulska 9,94 Mozak 0,6 Dojka 0,75 Srčani 0,52 Vezivno tkivo 1,57 Dentin 80 Cklina 120 Masnoća 0,48 Jetra 0,5 Koštana srž 0,5 Mišić 1,09 Tetiva 4,7 Mehko tkivo (prosjek) 0,54 Voda 0,0022 Postoje dva opča načina gubitka akustične energije: apsorpcija i rasijanje.Bohren, C. F. and Huffman, D.R. "Absorption and Scattering of Light by Small Particles", Wiley, (1983), Širenje ultrazvuka kroz homogene medije povezano je samo s apsorpcijom i može se okarakterizirati samo koeficijentom apsorpcije. Širenje kroz heterogene medije zahtijeva uzimanje u obzir raspršenja.Dukhin, A.S. and Goetz, P.J. "Ultrasound for characterizing colloids", Elsevier, 2002
Slabljenje svjetlosti u vodi
Kratkotalasno zračenje koje emituje Sunce ima talasne dužine u vidljivom spektru svjetlosti koje se kreću od 360 nm (ljubičasta) do 750 nm (crvena). Kada Sunčevo zračenje dosegne površinu mora, kratkotalasno zračenje se slabi vodom, a intenzitet svjetlosti se eksponencijalno smanjuje s dubinom vode. Intenzitet svjetlosti na dubini može se izračunati pomoću Beer-Lambertovog zakona.
U čistim vodama srednjeg okeana, vidljiva svjetlost se najjače apsorbuje na najdužim talasnim dužinama. Dakle, crvene, narandžaste i žute talasne dužine se potpuno apsorbuju na manjim dubinama, dok plave i ljubičaste talasne dužine dosežu dublje u vodeni stub. Budući da se plave i ljubičaste talasne dužine apsorbuju najmanje u poređenju s drugim talasnim dužinama, vode otvorenog okeana oku izgledaju tamnoplave.
U blizini obale, priobalne vode sadrže više fitoplanktona nego vrlo bistre vode srednjeg okeana. Pigmenti hlorofila-a u fitoplanktonu apsorbiraju svjetlost, a same biljke raspršuju svjetlost, čineći priobalne vode manje bistrim od voda srednjeg okeana. Hlorofil-a najjače apsorbira svjetlost u najkraćim talasnim dužinama (plava i ljubičasta) vidljivog spektra. U priobalnim vodama gdje se javljaju visoke koncentracije fitoplanktona, zelena talasna dužina doseže najdublje u vodenom stupcu i boja vode se pojavljuje kao plavo-zelena ili proljetno zelena.
Seizmičko slabljenje Energija kojom zemljotres utiče na lokaciju zavisi od udaljenosti koja se kreće. Slabljenje signala intenziteta pomicanja tla ima važnu ulogu u procjeni mogućeg jakog podrhtavanja tla. Seizmički talas gubi energiju dok se širi kroz Zemlju (seizmičko slabljenje). Ovaj fenomen je povezan sa disperzijom seizmičke energije sa udaljenošću. Postoje dvije vrste disipirane energije:
geometrijska disperzija uzrokovana raspodjelom seizmičke energije na veće zapremine disperzija u obliku toplote, koja se naziva i unutrašnje slabljenje ili anelastično slabljenje. U poroznim fluidima - zasićenim sedimentnim stijenama kao što su pješčari, unutrašnje slabljenje seizmičkih talasa prvenstveno je uzrokovano tokom fluida u porama u odnosu na čvrsti okvir izazvanim talasima.
Elektromagnetno Slabljenje smanjuje intenzitet elektromagnetnog zračenja zbog apsorpcije ili rasijanja fotona. Slabljenje ne uključuje smanjenje intenziteta zbog geometrijskog širenja zakona inverznih kvadrata. Stoga, izračunavanje ukupne promjene intenziteta uključuje i zakon inverznih kvadrata i procjenu slabljenja duž puta. Primarni uzroci slabljenja u materiji su fotoelektrični efekat, Comptonovo raspršenje i, za energije fotona iznad 1,022 MeV, produkcija parova.
Koaksijalni i opći RF kablovi Slabljenje RF kablova definirano je sa:
gdje je ulazna snaga u kabl dužine 100 m koji se završava nominalnom vrijednošću njegove karakteristične impedanse, a je izlazna snaga na drugom kraju ovog kabla.
Slabljenje u koaksijalnom kablu zavisi od materijala i konstrukcije.
Radiografija
Snop rendgenskih zraka se slabi kada se fotoni apsorbuju kada rendgenski snop prolazi kroz tkivo. Interakcija s materijom varira između fotona visoke energije i fotona niske energije. Fotoni koji putuju većom energijom imaju veću sposobnost putovanja kroz uzorak tkiva jer imaju manje šanse za interakciju s materijom. To je uglavnom zbog fotoelektričnog efekta koji kaže da je "vjerovatnoća fotoelektrične apsorpcije približno proporcionalna (Z/E)3, gdje je Z atomski broj atoma tkiva, a E = energija fotona. U kontekstu ovoga, povećanje energije fotona (E) rezultirat će brzim smanjenjem interakcije s materijom.
U CT snimanju, slabljenje opisuje gustoću ili tamu slike.
Optika
Slabljenje u optičkim vlaknima, poznato i kao gubitak prijenosa, je smanjenje intenziteta svjetlosnog snopa (ili signala) u odnosu na udaljenost koja se prelazi kroz prijenosni medij. Koeficijenti slabljenja u optičkim vlaknima obično koriste jedinice dB/km kroz medij, zbog relativno visoke kvalitete transparentnosti modernog optičkog prijenosa. Medij je obično vlakno od silikatnog stakla koje ograničava upadni svjetlosni snop prema unutra. Slabljenje je važan faktor koji ograničava prijenos digitalnog signala na velike udaljenosti. Stoga je mnogo istraživanja uloženo u ograničavanje slabljenja i maksimiziranje pojačanja optičkog signala. Empirijska istraživanja su pokazala da je slabljenje u optičkim vlaknima uzrokovano prvenstveno i raspršivanjem i apsorpcijom. Slabljenje u optičkim vlaknima može se kvantificirati pomoću sljedeće jednačine:
Raspršenje svjetlosti
thumb|upright|Spekularna refleksija thumb|upright| Difuzna refleksija Širenje svjetlosti kroz jezgro optičkog vlakna zasniva se na potpunoj unutrašnjoj refleksiji svjetlosnog talasa. Grube i nepravilne površine, čak i na molekulskom nivou stakla, mogu uzrokovati refleksiju svjetlosnih zraka u mnogim nasumičnim smjerovima. Ova vrsta refleksije naziva se "difuzna refleksija" i obično je karakterizira širok raspon uglova refleksije. Većina objekata koji se mogu vidjeti golim okom vidljivi su zbog difuzne refleksije. Drugi termin koji se često koristi za ovu vrstu refleksije je "raspršivanje svjetlosti". Raspršivanje svjetlosti s površina objekata je naš primarni mehanizam fizičkog posmatranja. Raspršenje svjetlosti sa mnogih uobičajenih površina može se modelirati refleksijom. Raspršenje svjetlosti zavisi od talasne dužine svjetlosti koja se raspršuje. Stoga se javljaju ograničenja prostornih skala vidljivosti, zavisno od frekvencije upadnog svjetlosnog talasa i fizičke dimenzije (ili prostorne skale) centra raspršenja, koja je obično u obliku neke specifične mikrostrukturne karakteristike. Naprimjer, budući da vidljiva svjetlost ima skalu talasne dužine reda veličine jednog mikrometra, centri raspršenja će imati dimenzije na sličnoj prostornoj skali.
Dakle, slabljenje je rezultat nekoherentnog raspršenja svjetlosti na unutrašnjim površinama i međupovršinama. U (poli)kristalnim materijalima kao što su metali i keramika, pored pora, većina unutrašnjih površina ili međupovršina je u obliku granica zrna koje odvajaju sićušne regije kristalnog reda. Nedavno je pokazano da, kada se veličina centra raspršenja (ili granice zrna) smanji ispod veličine talasne dužine svjetlosti koja se raspršuje, raspršenje se više ne događa u značajnoj mjeri. Ovaj fenomen je doveo do proizvodnje prozirnih keramičkih materijala.