La transmission et la densité optique décrivent la même chose sur deux échelles : la quantité de rayonnement qu'un matériau laisse passer. La transmission indique la fraction transmise de façon linéaire, en pourcentage, la densité optique l'indique de façon logarithmique – une DO de 1 signifie 10 % de transmission, une DO de 3 signifie 0,1 %. Comme les filtres de protection, les lunettes de protection laser et les filtres à densité neutre sont spécifiés en DO alors que les instruments indiquent des pourcentages, la conversion dans les deux sens est une tâche courante.
Ce calculateur couvre trois tâches : la densité optique à partir d'une transmission mesurée, la transmission à partir d'une densité optique indiquée, et l'atténuation combinée lorsque plusieurs composants se trouvent dans le trajet du faisceau – fenêtre, filtre, hublot. Pour la combinaison, les transmissions se multiplient, elles ne s'additionnent pas ; sur l'échelle DO, ce sont en revanche les valeurs qui s'additionnent, ce qui rend l'échelle logarithmique intéressante.
Le calcul s'applique à une seule longueur d'onde et suppose que les valeurs de transmission se réfèrent à cette même longueur d'onde. La transmission est mesurée à l'aide d'un photomètre ou d'un spectromètre – Opsytec fabrique les deux et les étalonne dans son propre laboratoire.
Toutes les autres conversions radiométriques sont rassemblées dans le calculateur de radiométrie.
Le calcul s'applique à une longueur d'onde unique et à des échantillons idéaux, non diffusants. Les pertes par réflexion aux interfaces sont déjà incluses dans une transmission mesurée, mais pas dans une valeur de matériau pure. Les évaluations liées à la sécurité – de filtres de protection, par exemple – doivent être vérifiées par des mesures appropriées et étalonnées.
Fondamentaux
La densité optique est le logarithme décimal négatif de la transmission : OD = −log₁₀(T), avec T comme fraction comprise entre 0 et 1. Si la transmission est indiquée en pour cent, comme c'est l'usage, alors OD = −log₁₀(T[%] / 100). La relation inverse est T = 10^(−OD) ou T[%] = 10^(−OD) · 100. La densité optique est sans dimension. En chimie, cette même grandeur est appelée absorbance ou extinction.
Si plusieurs composants se succèdent, les transmissions se multiplient : T_total = T₁ · T₂ · … · Tₙ. Sur l'échelle des OD, cela devient une addition : OD_total = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ.
Un filtre transmet 1 % : OD = −log₁₀(0,01) = 2. Trois composants avec 90 %, 75 % et 60 % donnent T_total = 0,90 · 0,75 · 0,60 = 0,405 = 40,5 %, ce qui correspond à OD_total = 0,392.
La densité optique dépend fortement de la longueur d'onde. Une valeur « OD 4 » sans plage de longueur d'onde n'a aucune valeur — le même matériau peut présenter une OD 5 à 254 nm et une OD 0,5 à 365 nm. Pour les échantillons diffusants ou troubles, un montage simple collecte trop peu de lumière et indique une densité optique trop élevée ; cela nécessite une sphère intégrante. Et multiplier les transmissions néglige les réflexions multiples entre des surfaces rapprochées.
Questions fréquemment posées
OD = −log₁₀(T/100) lorsque T est exprimé en pour cent. Une transmission de 10 % donne une OD de 1, 1 % donne une OD de 2, 0,1 % donne une OD de 3. Chaque échelon supplémentaire d'OD correspond à un facteur dix de rayonnement transmis en moins.
Un dix-millième du rayonnement incident est transmis, soit 0,01 %. En conséquence, l'OD 6 atténue à un millionième.
Arithmétiquement oui — les trois correspondent à −log₁₀(T). Les termes proviennent de domaines différents : l'épaisseur optique de la technologie des filtres, l'absorbance et l'extinction de la spectroscopie.
Multipliez les transmissions ou additionnez les densités optiques — les deux donnent le même résultat. Deux filtres avec DO 2 et DO 3 donnent ensemble DO 5, soit 0,001 % de transmission.
Parce que l'absorption d'un matériau varie fortement selon le spectre. Un verre de protection UV peut être fortement absorbant dans l'UV-C et transparent dans le visible. Sans longueur d'onde, une DO n'est pas comparable — elle est mesurée de façon spectrique, voir spectromètres.
Un photomètre pour des longueurs d'onde uniques ou un spectromètre pour la courbe complète. Pour les échantillons diffusants, une sphère intégrante est ajoutée afin que la lumière diffusée soit également captée.
Pour la conversion, oui ; pour l'évaluation, non. Les filtres de protection laser sont classés selon leurs propres normes avec des niveaux de protection ; une simple conversion en DO ne remplace pas cette évaluation. Pour les essais de transmission dans les procédés laser, voir procédés laser & essais de transmission.
Auteur : Dr Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia est directeur général d'Opsytec Dr. Gröbel GmbH à Ettlingen et dirige le laboratoire d'étalonnage accrédité. Après ses recherches sur les décharges excimères au xénon pulsées à l'Institut de technologie de l'éclairage du KIT, il se consacre aujourd'hui à la technique de mesure du rayonnement optique. Il est vice-président de la commission de normalisation DIN FNL 7 « Optical Radiation » et membre du groupe de projet DVGW sur la désinfection UV.
