Trasmissione e densità ottica descrivono la stessa cosa su due scale: quanta radiazione un materiale lascia passare. La trasmissione indica la frazione trasmessa in modo lineare in percentuale, la densità ottica la indica in modo logaritmico – un OD di 1 significa il 10 % di trasmissione, un OD di 3 significa lo 0,1 %. Poiché i filtri protettivi, gli occhiali di sicurezza laser e i filtri a densità neutra sono specificati in OD mentre gli strumenti riportano la percentuale, convertire in entrambe le direzioni è lavoro quotidiano.
Questo calcolatore copre tre compiti: la densità ottica a partire da una trasmissione misurata, la trasmissione a partire da una densità ottica indicata e l'attenuazione combinata quando più componenti si trovano nel percorso del fascio – finestra, filtro, spia di ispezione. Per la combinazione, le trasmissioni si moltiplicano, non si sommano; sulla scala OD i valori invece si sommano, ed è proprio questo che rende la scala logaritmica interessante.
Il calcolo si applica a una singola lunghezza d'onda e presuppone che i valori di trasmissione si riferiscano alla stessa lunghezza d'onda. La trasmissione viene misurata con un fotometro o uno spettrometro – Opsytec produce entrambi e li tara nel proprio laboratorio.
Tutte le ulteriori conversioni radiometriche sono raccolte nel calcolatore di radiometria.
Il calcolo si applica a una singola lunghezza d'onda e a campioni ideali, non diffondenti. Le perdite per riflessione alle interfacce sono già contenute in una trasmissione misurata, ma non in un valore puramente relativo al materiale. Le valutazioni rilevanti per la sicurezza – ad esempio di filtri di protezione – devono essere verificate mediante misurazioni adeguate e tarate.
Fondamenti
La densità ottica è il logaritmo decadico negativo della trasmissione: OD = −log₁₀(T), con T come frazione tra 0 e 1. Se la trasmissione è indicata in percentuale, come di consueto, allora OD = −log₁₀(T[%] / 100). L'inverso è T = 10^(−OD) oppure T[%] = 10^(−OD) · 100. La densità ottica è adimensionale. In chimica la stessa grandezza è chiamata assorbanza o estinzione.
Se più componenti si susseguono, le trasmissioni si moltiplicano: T_total = T₁ · T₂ · … · Tₙ. Sulla scala OD questo diventa un'addizione: OD_total = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ.
Un filtro trasmette l'1 %: OD = −log₁₀(0,01) = 2. Tre componenti con 90 %, 75 % e 60 % danno T_total = 0,90 · 0,75 · 0,60 = 0,405 = 40,5 %, corrispondente a OD_total = 0,392.
La densità ottica dipende fortemente dalla lunghezza d'onda. Un valore di "OD 4" senza un intervallo di lunghezza d'onda non ha alcun valore — lo stesso materiale può avere OD 5 a 254 nm e OD 0,5 a 365 nm. Per campioni che diffondono o sono torbidi, un semplice allestimento raccoglie troppa poca luce e indica una densità ottica troppo elevata; in questo caso è necessaria una sfera integratrice. Inoltre, moltiplicare le trasmissioni trascura le riflessioni multiple tra superfici vicine tra loro.
Domande frequenti
OD = −log₁₀(T/100) quando T è espresso in percentuale. Il 10 % di trasmissione dà OD 1, l'1 % dà OD 2, lo 0,1 % dà OD 3. Ogni ulteriore livello di OD significa un fattore dieci in meno di radiazione trasmessa.
Un decimillesimo della radiazione incidente viene trasmesso, ossia lo 0,01 %. Di conseguenza, OD 6 attenua a un milionesimo.
Dal punto di vista aritmetico sì — tutte e tre corrispondono a −log₁₀(T). I termini provengono da ambiti diversi: la densità ottica dalla tecnologia dei filtri, l'assorbanza e l'estinzione dalla spettroscopia.
Moltiplicate le trasmissioni o sommate le densità ottiche — entrambi i metodi danno lo stesso risultato. Due filtri con OD 2 e OD 3 insieme danno OD 5, cioè 0,001% di trasmissione.
Perché l'assorbimento di un materiale varia fortemente lungo lo spettro. Un vetro di protezione UV può essere altamente assorbente nell'UV-C e trasparente nel visibile. Senza una lunghezza d'onda, un OD non è comparabile — viene misurato spettralmente, vedere spettroradiometri.
Un fotometro per singole lunghezze d'onda o uno spettrometro per l'intera curva. Per i campioni che diffondono la luce si aggiunge una sfera integratrice in modo che venga catturata anche la luce diffusa.
Per la conversione sì, per la valutazione no. I filtri di protezione laser sono classificati secondo norme proprie con livelli di protezione; una semplice conversione OD non sostituisce tale valutazione. Per il test di trasmissione nei processi laser vedere processi laser e test di trasmissione.
Autore: Dr. Mark Paravia
Il Dott.-Ing. Mark Paravia è il direttore generale di Opsytec Dr. Gröbel GmbH a Ettlingen e dirige il laboratorio di taratura accreditato. Dopo le sue ricerche sulle scariche a eccimeri di xeno pulsato presso l'Institute of Lighting Technology del KIT, il suo attuale focus è la tecnica di misura della radiazione ottica. È vicepresidente del comitato normativo DIN FNL 7 "Radiazione Ottica" e membro del gruppo di progetto DVGW sulla disinfezione UV.
