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पारगमन और प्रकाशिक घनत्व की गणना करें

ट्रांसमिशन और ऑप्टिकल घनत्व एक ही बात को दो पैमानों पर वर्णित करते हैं: कोई सामग्री कितना विकिरण गुजरने देती है। ट्रांसमिशन गुजरे हुए अंश को रैखिक रूप से प्रतिशत में बताता है, ऑप्टिकल घनत्व इसे लघुगणकीय रूप से बताता है – 1 का OD 10 % ट्रांसमिशन दर्शाता है, 3 का OD 0.1 % दर्शाता है। क्योंकि सुरक्षा फ़िल्टर, लेज़र सुरक्षा चश्मे और न्यूट्रल डेंसिटी फ़िल्टर OD में निर्दिष्ट किए जाते हैं जबकि उपकरण प्रतिशत में रिपोर्ट करते हैं, दोनों दिशाओं में रूपांतरण रोज़मर्रा का काम है।

यह कैलकुलेटर तीन कार्यों को कवर करता है: मापित ट्रांसमिशन से ऑप्टिकल घनत्व, बताए गए ऑप्टिकल घनत्व से ट्रांसमिशन, और जब किरण पथ में कई घटक हों – खिड़की, फ़िल्टर, दृष्टि काँच – तो संयुक्त क्षीणन। संयोजन के लिए, ट्रांसमिशन मूल्यों को जोड़ा नहीं बल्कि गुणा किया जाता है; OD पैमाने पर इसके विपरीत मूल्य जुड़ जाते हैं, और यही बात लघुगणकीय पैमाने को आकर्षक बनाती है।

यह गणना एक तरंगदैर्घ्य पर लागू होती है और मानती है कि ट्रांसमिशन मूल्य उसी तरंगदैर्घ्य से संबंधित हैं। ट्रांसमिशन को फ़ोटोमीटर या स्पेक्ट्रोमीटर से मापा जाता है – Opsytec दोनों का निर्माण करता है और उन्हें अपनी स्वयं की प्रयोगशाला में अंशांकित करता है।

अन्य सभी विकिरणमापीय रूपांतरण रेडियोमेट्री कैलकुलेटर में एकत्र किए गए हैं।

यह गणना एकल तरंगदैर्घ्य तथा आदर्श, गैर-प्रकीर्णक नमूनों पर लागू होती है। सतहों (इंटरफ़ेस) पर होने वाली परावर्तन हानियाँ मापित पारगम्यता में पहले से समाहित होती हैं, परंतु शुद्ध सामग्री के आँकड़े में नहीं। सुरक्षा-संबंधी आकलनों – उदाहरण के लिए, सुरक्षात्मक फ़िल्टरों के – की पुष्टि उपयुक्त, अंशांकित मापों द्वारा की जानी चाहिए।

मूल सिद्धांत

प्रकाशीय घनत्व, संचरण का ऋणात्मक दशमिक लघुगणक है: OD = −log₁₀(T), जिसमें T, 0 और 1 के बीच एक भिन्न है। यदि संचरण सामान्यतः प्रतिशत में दिया गया हो, तो OD = −log₁₀(T[%] / 100)। इसका व्युत्क्रम है T = 10^(−OD) या T[%] = 10^(−OD) · 100। प्रकाशीय घनत्व विमाहीन है। रसायन विज्ञान में इसी राशि को अवशोषिता (absorbance) या एक्सटिंक्शन कहा जाता है।

यदि कई घटक एक के बाद एक आते हैं, तो संचरण गुणा होते हैं: T_total = T₁ · T₂ · … · Tₙ। OD पैमाने पर यह एक योग बन जाता है: OD_total = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ।

एक फ़िल्टर 1 % पारगमन करता है: OD = −log₁₀(0.01) = 2. 90 %, 75 % और 60 % वाले तीन घटक T_total = 0.90 · 0.75 · 0.60 = 0.405 = 40.5 % देते हैं, जो OD_total = 0.392 के अनुरूप है।

प्रकाशीय घनत्व तरंगदैर्घ्य पर अत्यधिक निर्भर करता है। तरंगदैर्घ्य परास के बिना "OD 4" का आंकड़ा बेकार है — वही सामग्री 254 nm पर OD 5 और 365 nm पर OD 0.5 दिखा सकती है। प्रकीर्णी या धुंधले नमूनों के लिए एक सरल सेटअप बहुत कम प्रकाश एकत्र करता है और अत्यधिक उच्च प्रकाशीय घनत्व दर्शाता है; इसके लिए समाकलन गोला आवश्यक है। और पारगमनों को गुणा करने से निकट स्थित सतहों के बीच होने वाले बहु परावर्तनों की उपेक्षा हो जाती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

OD = −log₁₀(T/100), जब T प्रतिशत में दिया गया हो। 10% पारगम्यता OD 1 देती है, 1% OD 2 देती है, 0.1% OD 3 देती है। प्रत्येक अगला OD चरण संचारित विकिरण में दस गुना कमी को दर्शाता है।

आपतित विकिरण का दस-हज़ारवाँ हिस्सा संचरित होता है, यानी 0.01 %। इसी प्रकार, OD 6 एक मिलियनवें हिस्से तक क्षीण करता है।

गणितीय रूप से हाँ — तीनों −log₁₀(T) के बराबर हैं। ये शब्द अलग-अलग क्षेत्रों से आते हैं: ऑप्टिकल डेंसिटी फ़िल्टर तकनीक से, तथा अवशोषण और एक्सटिंक्शन स्पेक्ट्रोस्कोपी से।

ट्रांसमिशन को गुणा करें या ऑप्टिकल डेंसिटी को जोड़ें — दोनों का परिणाम समान होता है। OD 2 और OD 3 वाले दो फ़िल्टर मिलकर OD 5 देते हैं, अर्थात 0.001 % ट्रांसमिशन।

क्योंकि किसी सामग्री का अवशोषण वर्णक्रम में व्यापक रूप से भिन्न होता है। एक यूवी सुरक्षा कांच UV-C में अत्यधिक अवशोषक और दृश्य प्रकाश में पारदर्शी हो सकता है। तरंगदैर्घ्य के बिना, OD तुलनीय नहीं है — इसे वर्णक्रमीय रूप से मापा जाता है, देखें स्पेक्ट्रोमीटर।

एकल तरंगदैर्घ्य के लिए फोटोमीटर या पूरे वक्र के लिए स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया जाता है। प्रकीर्णक नमूनों के लिए एक समाकलन गोला जोड़ा जाता है ताकि प्रकीर्णित प्रकाश भी दर्ज किया जा सके।

रूपांतरण के लिए हाँ, आकलन के लिए नहीं। लेज़र सुरक्षा फ़िल्टर अपने स्वयं के मानकों के अनुसार सुरक्षा स्तरों के साथ वर्गीकृत किए जाते हैं; केवल OD रूपांतरण उस आकलन का विकल्प नहीं है। लेज़र प्रक्रियाओं में ट्रांसमिशन परीक्षण के लिए देखें लेज़र प्रक्रियाएँ और ट्रांसमिशन परीक्षण।

लेखक: डॉ. मार्क पारावियां

डॉ.-इंग. मार्क पारावियां एटलिंगन स्थित Opsytec Dr. Gröbel GmbH के प्रबंध निदेशक हैं और मान्यताप्राप्त अंशांकन प्रयोगशाला का नेतृत्व करते हैं। KIT के इंस्टीट्यूट ऑफ लाइटिंग टेक्नोलॉजी में स्पंदित ज़ेनॉन एक्साइमर डिस्चार्ज पर अपने शोध के बाद, उनका वर्तमान ध्यान प्रकाशिक विकिरण मापन तकनीक पर केंद्रित है। वे DIN मानक समिति FNL 7 "ऑप्टिकल रेडिएशन" के उपाध्यक्ष तथा यूवी विसंक्रमण पर DVGW परियोजना समूह के सदस्य हैं।