Transmitance a optická denzita popisují tutéž věc ve dvou měřítkách: kolik záření materiál propustí. Transmitance udává propuštěný podíl lineárně v procentech, optická denzita jej udává logaritmicky – OD 1 znamená 10 % transmitance, OD 3 znamená 0,1 %. Protože ochranné filtry, bezpečnostní brýle pro laser a neutrální šedé filtry jsou specifikovány v OD, zatímco přístroje udávají hodnoty v procentech, je převod v obou směrech běžnou praxí.
Tato kalkulačka zahrnuje tři úlohy: výpočet optické denzity z naměřené transmitance, výpočet transmitance z udané optické denzity a kombinované zeslabení při zařazení více komponent do dráhy paprsku – okénka, filtru, průzoru. Při kombinaci se transmitance násobí, nikoli sčítá; na stupnici OD se hodnoty naopak sčítají, což je právě to, co dělá logaritmickou stupnici výhodnou.
Výpočet platí pro jednu vlnovou délku a předpokládá, že se hodnoty transmitance vztahují ke stejné vlnové délce. Transmitance se měří fotometrem nebo spektrometrem – Opsytec vyrábí oba typy přístrojů a kalibruje je ve vlastní laboratoři.
Všechny další radiometrické převody jsou shromážděny v kalkulačce radiometrie.
Tento výpočet platí pro jednu vlnovou délku a pro ideální, nerozptylující vzorky. Odrazové ztráty na rozhraních jsou již obsaženy v naměřené transmisi, nikoli však v čisté materiálové hodnotě. Bezpečnostně relevantní posouzení – například u ochranných filtrů – musí být ověřena vhodným kalibrovaným měřením.
Základy
Optická hustota je záporný dekadický logaritmus transmise: OD = −log₁₀(T), kde T je zlomek mezi 0 a 1. Pokud je transmise obvykle uvedena v procentech, pak OD = −log₁₀(T[%] / 100). Obráceně platí T = 10^(−OD) nebo T[%] = 10^(−OD) · 100. Optická hustota je bezrozměrná veličina. V chemii se stejná veličina nazývá absorbance nebo extinkce.
Pokud po sobě následuje několik komponent, transmise se multiplikují: T_celkové = T₁ · T₂ · … · Tₙ. Na stupnici OD se to projeví jako sčítání: OD_celkové = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ.
Filtr propouští 1 %: OD = −log₁₀(0,01) = 2. Tři komponenty s propustností 90 %, 75 % a 60 % dávají T_total = 0,90 · 0,75 · 0,60 = 0,405 = 40,5 %, což odpovídá OD_total = 0,392.
Optická hustota silně závisí na vlnové délce. Údaj „OD 4" bez uvedení rozsahu vlnových délek je bezcenný — stejný materiál může mít OD 5 při 254 nm a OD 0,5 při 365 nm. U rozptylujících nebo zakalených vzorků zachytí jednoduché uspořádání příliš málo světla a udává příliš vysokou optickou hustotu; v takovém případě je třeba použít integrační kouli. A násobení propustností zanedbává vícenásobné odrazy mezi těsně umístěnými povrchy.
Často kladené dotazy
OD = −log₁₀(T/100), kde T je uvedeno v procentech. Transmitance 10 % odpovídá OD 1, 1 % odpovídá OD 2, 0,1 % odpovídá OD 3. Každý další stupeň OD znamená desetkrát nižší propustnost záření.
Propouští se jedna desetitisícina dopadajícího záření, tedy 0,01 %. Podobně OD 6 zeslabuje na jednu miliontinu.
Aritmeticky ano — všechny tři veličiny odpovídají −log₁₀(T). Tyto pojmy pocházejí z různých oborů: optická hustota z technologie filtrů, absorbance a extinkce ze spektroskopie.
Vynásobte propustnosti nebo sečtěte optické hustoty — obě metody dávají stejný výsledek. Dva filtry s OD 2 a OD 3 dávají společně OD 5, tedy propustnost 0,001 %.
Protože absorpce materiálu se v rámci spektra výrazně mění. UV ochranné sklo může silně absorbovat v oblasti UV-C a být čiré ve viditelné oblasti. Bez vlnové délky není hodnota OD porovnatelná — měří se spektrálně, viz spektrometry.
Fotometr pro jednotlivé vlnové délky nebo spektrometr pro celou křivku. U vzorků se rozptylem se doplňuje integrační koule, aby bylo zachyceno i rozptýlené světlo.
Pro přepočet ano, pro posouzení ne. Ochranné filtry pro lasery se klasifikují podle vlastních norem se stupni ochrany; pouhý přepočet OD toto posouzení nenahrazuje. Pro měření propustnosti při laserových procesech viz laserové procesy a měření propustnosti.
Autor: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia je jednatelem společnosti Opsytec Dr. Gröbel GmbH v Ettlingenu a vede akreditovanou kalibrační laboratoř. Po svém výzkumu pulzních xenonových excimerových výbojů na Institutu světelné techniky KIT se v současnosti zaměřuje na měřicí techniku optického záření. Je místopředsedou normalizační komise DIN FNL 7 „Optické záření" a členem projektové skupiny DVGW pro UV dezinfekci.
