Transmission og optisk densitet beskriver den samme ting på to skalaer: hvor meget stråling et materiale lader passere igennem. Transmission angiver den transmitterede fraktion lineært i procent, optisk densitet angiver den logaritmisk – en OD på 1 betyder 10 % transmission, en OD på 3 betyder 0,1 %. Fordi beskyttelsesfiltre, lasersikkerhedsbriller og neutraldensitetsfiltre specificeres i OD, mens instrumenter angiver procent, er konvertering i begge retninger en del af det daglige arbejde.
Denne beregner omfatter tre opgaver: optisk densitet ud fra en målt transmission, transmission ud fra en angivet optisk densitet, og den samlede dæmpning, når flere komponenter befinder sig i strålegangen – vindue, filter, kighul. Ved kombinationen multipliceres transmissionerne, de lægges ikke sammen; på OD-skalaen lægges værdierne derimod sammen, hvilket er det, der gør den logaritmiske skala attraktiv.
Beregningen gælder for én bølgelængde og forudsætter, at transmissionsværdierne refererer til den samme bølgelængde. Transmission måles med et fotometer eller et spektrometer – Opsytec fremstiller begge og kalibrerer dem i sit eget laboratorium.
Alle øvrige radiometriske omregninger er samlet i radiometriberegneren.
Beregningen gælder for en enkelt bølgelængde og for ideelle, ikke-spredende prøver. Reflektionstab ved grænsefladerne er allerede indeholdt i en målt transmission, men ikke i en ren materialeværdi. Sikkerhedsrelaterede vurderinger – f.eks. af beskyttelsesfiltre – skal verificeres ved hjælp af egnede, kalibrerede målinger.
Grundprincipper
Optisk densitet er den negative titalslogaritme af transmission: OD = −log₁₀(T), hvor T er en brøkdel mellem 0 og 1. Hvis transmission som sædvanligt angives i procent, er OD = −log₁₀(T[%] / 100). Det omvendte er T = 10^(−OD) eller T[%] = 10^(−OD) · 100. Optisk densitet er dimensionsløs. I kemi kaldes den samme størrelse absorbans eller ekstinktion.
Hvis flere komponenter følger efter hinanden, multipliceres transmissionerne: T_total = T₁ · T₂ · … · Tₙ. På OD-skalaen bliver dette til en addition: OD_total = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ.
Et filter transmitterer 1 %: OD = −log₁₀(0,01) = 2. Tre komponenter med 90 %, 75 % og 60 % giver T_total = 0,90 · 0,75 · 0,60 = 0,405 = 40,5 %, hvilket svarer til OD_total = 0,392.
Optisk densitet afhænger stærkt af bølgelængden. Et tal som "OD 4" uden et bølgelængdeområde er værdiløst — det samme materiale kan have OD 5 ved 254 nm og OD 0,5 ved 365 nm. For spredende eller uklare prøver opsamler en simpel opstilling for lidt lys og angiver en for høj optisk densitet; det kræver en integrerende kugle. Og multiplikation af transmissioner negligerer multiple refleksioner mellem tætsiddende overflader.
Ofte stillede spørgsmål
OD = −log₁₀(T/100), når T angives i procent. 10 % transmission giver OD 1, 1 % giver OD 2, 0,1 % giver OD 3. Hvert yderligere OD-trin betyder en faktor ti mindre transmitteret stråling.
En ti-tusindedel af den indfaldende stråling transmitteres, det er 0,01 %. Tilsvarende dæmper OD 6 til en milliontedel.
Aritmetisk set ja — alle tre er −log₁₀(T). Termerne stammer fra forskellige fagområder: optisk densitet fra filterteknologi, absorbans og ekstinktion fra spektroskopi.
Multiplicer transmissionerne eller læg de optiske densiteter sammen — begge giver samme resultat. To filtre med OD 2 og OD 3 giver sammen OD 5, det vil sige 0,001 % transmission.
Fordi et materiales absorption varierer stærkt hen over spektret. Et UV-beskyttelsesglas kan være stærkt absorberende i UV-C og klart i det synlige område. Uden en bølgelængde er en OD ikke sammenlignelig - den måles spektralt, se spektrometre.
Et fotometer til enkelte bølgelængder eller et spektrometer til hele kurven. Til spredende prøver tilføjes en integrerende kugle, så spredt lys også opfanges.
For omregningen ja, for vurderingen nej. Laserbeskyttelsesfiltre klassificeres efter deres egne standarder med beskyttelsesniveauer; en simpel OD-omregning ersætter ikke den vurdering. For transmissionstest i laserprocesser se laserprocesser & transmissionstest.
Forfatter: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia er administrerende direktør for Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen og leder det akkrediterede kalibreringslaboratorium. Efter sin forskning i pulsede xenon-excimer-udladninger ved Institute of Lighting Technology på KIT er hans nuværende fokus på optisk stråling-måleteknik. Han er næstformand for DIN Standards Committee FNL 7 „Optical Radiation" og medlem af DVGW's projektgruppe om UV-desinfektion.
