Differentielle Absorption ist ein Phänomen, bei dem eine Substanz mit gemischten Komponenten aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung der Komponenten Strahlung mit unterschiedlichen Raten absorbiert und reflektiert. Ein klassisches Beispiel hierfür ist die Röntgenbildgebung, bei der ein Arzt ein Bild vom Körperinneren eines Patienten aufnehmen kann, indem er den Patienten bestrahlt, um einen Film zu belichten. Die Strukturen des Körpers sind auf dem Film sichtbar, weil sie Röntgenstrahlen unterschiedlich stark absorbieren; Knochen zum Beispiel absorbiert viele Röntgenstrahlen und so bleibt der Film unbelichtet, um die Knochen des Patienten zu zeigen.
Die medizinische Bildgebung ist nicht der einzige Bereich, in dem eine differenzielle Absorption nützlich ist. Es kann auch bei Aktivitäten wie der Messung von Konzentrationen atmosphärischer Gase, der Untersuchung entfernter Ereignisse im Weltraum und der Analyse von Boden- und Gesteinsformationen hilfreich sein. In all diesen Fällen verlassen sich die Menschen auf die Tatsache, dass Materialien Strahlung unterschiedlich schnell absorbieren und reflektieren, um Daten zu sammeln.
Der Techniker kann die Klarheit und Qualität des Bildes anpassen, indem er verschiedene Strahlungsarten verwendet oder die Intensität ändert. In der medizinischen Bildgebung müssen die Menschen ein Gleichgewicht zwischen einem guten Bild und der Gefährdung des Patienten finden. Bei der Röntgenbildgebung ist beispielsweise eine höhere Auflösung möglich, dies würde jedoch den Patienten einer unzulässig hohen Strahlenbelastung aussetzen. Wissenschaftliche Forscher, die sich die unterschiedliche Absorption zunutze machen, müssen auch die Auswirkungen der Strahlung auf das Experiment berücksichtigen.
In der Physik verwenden Wissenschaftler differenzielle Absorption mit Techniken wie Light Detection and Ranging (LIDAR), um mehr über die Zusammensetzung der Atmosphäre zu erfahren. Dabei werden Lichtimpulse in einen interessierenden Bereich geschossen und das reflektierte Licht bei seiner Rückkehr gelesen. Einige der Gase in der Atmosphäre absorbieren das Licht, während andere es reflektieren, und die auftretende Streuung kann den Forschern sagen, welche Gase vorhanden sind. Sie können Daten von anderen Standorten vergleichen, um Themen wie die Ozonschicht, Meteorologie und die Auswirkungen der Verschmutzung auf die Atmosphäre zu untersuchen.
In den Bodenwissenschaften und der Geologie kann die differentielle Absorption eine nützliche Methode sein, um Daten darüber zu sammeln, was unter der Erdoberfläche oder im Ozean passiert. Archäologen verwenden diese Technik auch, um vergrabene Stätten zu untersuchen. Am häufigsten wird dabei ein Gerät verwendet, das Schallwellen aussendet. Das Gerät fährt über die Oberfläche und die reflektierten Schallwellen sagen den Technikern, was sich darunter befindet, da Dinge wie Felsformationen, Schiffswracks oder vergrabene Gebäude Schallwellen anders reflektieren als der Boden. Verschiedene Bodenarten haben auch unterschiedliche Reflexionsmuster.