propiedad

opacidad

Una medida de cuán transparente es un medio a la radiación.
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Descripción

La opacidad es una medida de cuán transparente es un medio a la radiación, como la luz, los rayos X o las ondas de radio. Un material con alta opacidad bloquea la mayor parte de la radiación, mientras que uno con baja opacidad permite que esta pase. Esta propiedad es fundamental en campos que van desde la astrofísica, donde determina cómo viaja la luz a través del interior de las estrellas, hasta la medicina, donde afecta la calidad de las imágenes de rayos X. La opacidad depende de la longitud de onda de la radiación y de la composición y densidad del material.

Cómo funciona

La opacidad surge de la interacción entre la radiación y la materia. Cuando los fotones atraviesan un medio, pueden ser absorbidos por átomos o moléculas, excitando electrones a niveles de energía más altos, o pueden ser dispersados, cambiando de dirección. La probabilidad de estas interacciones por unidad de longitud se cuantifica mediante la opacidad. Una opacidad alta significa que los fotones son absorbidos o dispersados rápidamente, por lo que la radiación no puede penetrar profundamente en el medio.

En la práctica

La opacidad se utiliza para diseñar blindajes protectores contra la radiación, para modelar el comportamiento de las estrellas y las atmósferas planetarias, y para optimizar las técnicas de imagen médica.

Dato curioso

La opacidad del interior del Sol es tan alta que un fotón tarda unos 100.000 años en viajar desde el núcleo hasta la superficie, a pesar de moverse a la velocidad de la luz.

Concept graph →

Fórmulas

$$L_{\rm Edd} = \frac{4\pi G M c}{\kappa}$$
Radius where radiation pressure balances gravity defines Eddington limit.
Qué hay en la fórmula
L_{\rm Edd}variableEddington luminosity — luminosidad watt
MvariableMass of the object — masa kilogram
cvariableSpeed of light — rapidez metre per second
GconstanteNewtonian gravitational constant — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
\kappaconstanteOpacity of the stellar material — opacidad = 0.034 square metre per kilogram
$$L_{\rm Edd} = \frac{4\pi G M c}{\kappa}$$
Maximum luminosity where radiation pressure balances gravity.
Qué hay en la fórmula
L_EddvariableEddington luminosity — luminosidad watt
MvariableMass of the object — masa kilogram
κvariableOpacity of the accreting material — opacidad square metre per kilogram
GconstanteNewtonian gravitational constant — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
cconstanteSpeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
$$L_{\mathrm{Edd}} = \frac{4\pi G M c}{\kappa}$$
Maximum luminosity where radiation pressure balances gravity.
Qué hay en la fórmula
L_EddvariableEddington luminosity — luminosidad watt
MvariableMass of the object — masa kilogram
κvariableOpacity of the stellar material — opacidad square metre per kilogram
GconstanteConstant of universal gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
cconstanteSpeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
πconstanteMathematical constant pi — pi = 3.14159
$$\kappa_d = \frac{3}{4} \frac{X_d}{\rho_d \lambda}$$
Opacity of small dust grains depends on mass fraction and material density.
Qué hay en la fórmula
κ_dvariabledust opacity (absorption+scattering per unit mass) — opacidad square metre per kilogram
X_dvariabledust mass fraction (mass of dust per unit mass of gas+dust) — mass fraction
ρ_dvariablematerial density of dust grain — densidad kilogram per cubic metre
λvariablewavelength of radiation — longitud de onda metre
$$\beta = \frac{\mathrm{d} \log \kappa}{\mathrm{d} \log \nu}$$
Measures how opacity changes with frequency.
Qué hay en la fórmula
βvariablespectral index of opacity
κvariableopacity (absorption coefficient) — opacidad square metre per kilogram
νvariablefrequency of radiation — frecuencia hertz
d/d log νoperadorderivative with respect to the natural logarithm of frequency — derivada logarítmica
$$\mathbf{F} = -\frac{c}{\kappa \rho} \nabla e_{\text{rad}}$$
Radiation flux in diffusion approximation.
Qué hay en la fórmula
\mathbf{F}variableRadiation flux vector — radiation flux watt per square metre
\kappavariableOpacity (mass absorption coefficient) — opacidad square metre per kilogram
\rhovariableMass density — densidad de masa kilogram per cubic metre
e_{\text{rad}}variableRadiation energy density — densidad de energía joule per cubic metre
cconstanteSpeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
\nablaoperadorSpatial gradient — nabla operator

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