Transmissie en optische dichtheid beschrijven hetzelfde op twee schalen: hoeveel straling een materiaal doorlaat. Transmissie geeft de doorgelaten fractie lineair in procenten aan, optische dichtheid geeft dit logaritmisch aan – een OD van 1 betekent 10 % transmissie, een OD van 3 betekent 0,1 %. Omdat beschermende filters, laserveiligheidsbrillen en neutraaldichtheidsfilters worden gespecificeerd in OD, terwijl instrumenten procenten weergeven, is omrekenen in beide richtingen dagelijkse praktijk.
Deze calculator omvat drie taken: optische dichtheid berekenen uit een gemeten transmissie, transmissie berekenen uit een opgegeven optische dichtheid, en de gecombineerde verzwakking wanneer meerdere componenten zich in het lichtpad bevinden – venster, filter, kijkglas. Bij de combinatie worden transmissies vermenigvuldigd, niet opgeteld; op de OD-schaal worden de waarden juist opgeteld, wat de logaritmische schaal aantrekkelijk maakt.
De berekening geldt voor één golflengte en gaat ervan uit dat de transmissiewaarden op dezelfde golflengte betrekking hebben. Transmissie wordt gemeten met een fotometer of een spectrometer – Opsytec vervaardigt beide en kalibreert ze in het eigen laboratorium.
Alle overige radiometrische omrekeningen zijn samengebracht in de radiometriecalculator.
De berekening geldt voor een enkele golflengte en voor ideale, niet-verstrooiende monsters. Reflectieverliezen aan de grensvlakken zijn reeds opgenomen in een gemeten transmissie, maar niet in een zuivere materiaalwaarde. Veiligheidsrelevante beoordelingen – bijvoorbeeld van beschermende filters – moeten worden geverifieerd met geschikte, gekalibreerde metingen.
Basisprincipes
Optische dichtheid is de negatieve decadische logaritme van de transmissie: OD = −log₁₀(T), waarbij T een fractie tussen 0 en 1 is. Als de transmissie zoals gebruikelijk in procenten wordt gegeven, dan is OD = −log₁₀(T[%] / 100). Het omgekeerde is T = 10^(−OD) of T[%] = 10^(−OD) · 100. Optische dichtheid is dimensieloos. In de chemie wordt deze grootheid absorbantie of extinctie genoemd.
Als meerdere componenten na elkaar volgen, worden de transmissies met elkaar vermenigvuldigd: T_totaal = T₁ · T₂ · … · Tₙ. Op de OD-schaal wordt dit een optelling: OD_totaal = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ.
Een filter transmitteert 1 %: OD = −log₁₀(0,01) = 2. Drie componenten met 90 %, 75 % en 60 % geven T_totaal = 0,90 · 0,75 · 0,60 = 0,405 = 40,5 %, overeenkomend met OD_totaal = 0,392.
De optische dichtheid is sterk afhankelijk van de golflengte. Een waarde van „OD 4" zonder golflengtebereik is waardeloos — hetzelfde materiaal kan OD 5 hebben bij 254 nm en OD 0,5 bij 365 nm. Bij verstrooiende of troebele monsters vangt een eenvoudige opstelling te weinig licht op en wordt een te hoge optische dichtheid gerapporteerd; dat vraagt om een integrerende bol. En het vermenigvuldigen van transmissiewaarden verwaarloost meervoudige reflecties tussen dicht bij elkaar gelegen oppervlakken.
Veelgestelde vragen
OD = −log₁₀(T/100) wanneer T in procent wordt gegeven. 10 % transmissie geeft OD 1, 1 % geeft OD 2, 0,1 % geeft OD 3. Elke volgende OD-stap betekent een factor tien minder doorgelaten straling.
Eén tienduizendste van de invallende straling wordt doorgelaten, dat is 0,01 %. Dienovereenkomstig verzwakt OD 6 tot één miljoenste.
Rekenkundig gezien wel — alle drie zijn −log₁₀(T). De termen komen uit verschillende vakgebieden: optische dichtheid uit de filtertechnologie, absorbantie en extinctie uit de spectroscopie.
Vermenigvuldig de transmissies of tel de optische dichtheden op — beide leveren hetzelfde resultaat op. Twee filters met OD 2 en OD 3 geven samen OD 5, dat is 0,001 % transmissie.
Omdat de absorptie van een materiaal sterk varieert over het spectrum. Een UV-beschermglas kan sterk absorberend zijn in het UV-C en helder in het zichtbare gebied. Zonder golflengte is een OD niet vergelijkbaar — deze wordt spectraal gemeten, zie spectrometers.
Een fotometer voor enkele golflengten of een spectrometer voor de volledige curve. Voor verstrooiende monsters wordt een integrerende bol toegevoegd, zodat ook verstrooid licht wordt opgevangen.
Voor de omrekening ja, voor de beoordeling niet. Laserbeschermingsfilters worden geclassificeerd volgens hun eigen normen met beschermingsniveaus; een eenvoudige OD-omrekening vervangt die beoordeling niet. Voor transmissietesten bij laserprocessen zie laserprocessen & transmissietesten.
Auteur: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia is algemeen directeur van Opsytec Dr. Gröbel GmbH in Ettlingen en leidt het geaccrediteerde kalibratielaboratorium. Na zijn onderzoek naar gepulseerde xenon-excimerontladingen aan het Institute of Lighting Technology van het KIT, ligt zijn huidige focus op optische stralingsmeettechniek. Hij is vicevoorzitter van de DIN-normcommissie FNL 7 "Optische straling" en lid van de DVGW-projectgroep UV-desinfectie.
