Constante d'affaiblissement

La constante d’affaiblissement, plus souvent appelée coefficient d’atténuation, quantifie la diminution exponentielle d’un faisceau ou d’un flux au cours de sa propagation. Dans l’eau, elle s’applique notamment à la lumière et au son. Sa signification dépend de la grandeur mesurée, de la longueur d’onde ou de la fréquence, de la géométrie du dispositif et des propriétés du milieu.

Définition

Pour un milieu homogène et une décroissance exponentielle, l’intensité à la distance (z) s’écrit (I(z)=I(0)e^{-kz}). Le coefficient (k) s’exprime en inverse d’une longueur, par exemple en m⁻¹. La longueur caractéristique (1/k) correspond à la distance sur laquelle l’intensité est divisée par (e), soit environ 2,718.

Cette écriture suppose que le coefficient reste constant sur le trajet considéré. Dans un milieu stratifié ou variable, l’atténuation totale dépend de l’intégrale des coefficients locaux. Le terme « constante » décrit donc un paramètre déterminé dans des conditions définies, non une propriété universelle de l’eau.

Dans l’eau

En optique aquatique, le coefficient d’atténuation d’un faisceau collimaté (c(λ)) est la somme du coefficient d’absorption (a(λ)) et du coefficient de diffusion (b(λ)). Il décrit la lumière retirée de la direction initiale par absorption ou diffusion et se mesure notamment avec un transmissomètre. Il varie avec les substances dissoutes, les particules, le phytoplancton et la longueur d’onde.

Le coefficient d’atténuation diffuse verticale (K_d), calculé à partir de la diminution de l’éclairement descendant avec la profondeur, est une propriété apparente : il dépend à la fois de l’eau, du champ lumineux et de la géométrie solaire. Il n’est pas interchangeable avec (c). En acoustique, l’absorption et la diffusion produisent aussi une atténuation propre au milieu, tandis que l’étalement géométrique diminue en plus l’intensité reçue sans être une absorption du son.