Transmissão e densidade óptica descrevem a mesma coisa em duas escalas: quanta radiação um material deixa passar. A transmissão indica a fração transmitida de forma linear em porcentagem, a densidade óptica a indica de forma logarítmica – uma OD de 1 significa 10 % de transmissão, uma OD de 3 significa 0,1 %. Como filtros de proteção, óculos de segurança para laser e filtros de densidade neutra são especificados em OD, enquanto os instrumentos indicam em porcentagem, converter em ambas as direções é trabalho do dia a dia.
Esta calculadora abrange três tarefas: densidade óptica a partir de uma transmissão medida, transmissão a partir de uma densidade óptica declarada, e a atenuação combinada quando vários componentes estão no caminho do feixe – janela, filtro, visor. Para a combinação, as transmissões são multiplicadas, não somadas; na escala OD, os valores se somam, o que é o que torna a escala logarítmica atraente.
O cálculo se aplica a um único comprimento de onda e pressupõe que os valores de transmissão se referem a esse mesmo comprimento de onda. A transmissão é medida com um fotômetro ou um espectrômetro – a Opsytec fabrica ambos e os calibra em seu próprio laboratório.
Todas as demais conversões radiométricas estão reunidas na calculadora de radiometria.
O cálculo se aplica a um único comprimento de onda e a amostras ideais e não dispersivas. As perdas por reflexão nas interfaces já estão contidas em uma transmissão medida, mas não em um valor puramente do material. Avaliações relacionadas à segurança – de filtros de proteção, por exemplo – devem ser verificadas por meio de medições adequadas e calibradas.
Fundamentos
A densidade óptica é o logaritmo decádico negativo da transmissão: OD = −log₁₀(T), sendo T uma fração entre 0 e 1. Se a transmissão for dada em porcentagem, como é usual, então OD = −log₁₀(T[%] / 100). O inverso é T = 10^(−OD) ou T[%] = 10^(−OD) · 100. A densidade óptica é adimensional. Na química, a mesma grandeza é chamada de absorbância ou extinção.
Quando vários componentes se sucedem, as transmissões se multiplicam: T_total = T₁ · T₂ · … · Tₙ. Na escala de OD, isso se torna uma soma: OD_total = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ.
Um filtro transmite 1 %: OD = −log₁₀(0,01) = 2. Três componentes com 90 %, 75 % e 60 % resultam em T_total = 0,90 · 0,75 · 0,60 = 0,405 = 40,5 %, correspondendo a OD_total = 0,392.
A densidade óptica depende fortemente do comprimento de onda. Um valor de "OD 4" sem uma faixa de comprimento de onda não tem valor algum — o mesmo material pode ter OD 5 em 254 nm e OD 0,5 em 365 nm. Para amostras dispersivas ou turvas, uma montagem simples coleta muito pouca luz e indica uma densidade óptica muito alta; isso exige uma esfera integradora. E multiplicar transmissões desconsidera as reflexões múltiplas entre superfícies próximas entre si.
Perguntas frequentes
OD = −log₁₀(T/100) quando T é dado em porcentagem. Uma transmissão de 10 % resulta em OD 1, 1 % resulta em OD 2, 0,1 % resulta em OD 3. Cada etapa adicional de OD significa um fator de dez vezes menos radiação transmitida.
Um décimo-milésimo da radiação incidente é transmitido, ou seja, 0,01 %. Da mesma forma, OD 6 atenua para um milionésimo.
Aritmeticamente sim — todos os três são −log₁₀(T). Os termos vêm de diferentes áreas: densidade óptica da tecnologia de filtros, absorbância e extinção da espectroscopia.
Multiplique as transmissões ou some as densidades ópticas — ambas fornecem o mesmo resultado. Dois filtros com OD 2 e OD 3 juntos resultam em OD 5, ou seja, 0,001 % de transmissão.
Porque a absorção de um material varia fortemente ao longo do espectro. Um vidro de proteção UV pode ser altamente absorvente na região UV-C e transparente na região visível. Sem um comprimento de onda, uma DO não é comparável — ela é medida espectralmente, veja espectrômetros.
Um fotômetro para comprimentos de onda únicos ou um espectrômetro para a curva completa. Para amostras que apresentam espalhamento, adiciona-se uma esfera integradora para que a luz espalhada também seja capturada.
Para a conversão, sim; para a avaliação, não. Os filtros de proteção a laser são classificados por normas próprias com níveis de proteção; uma simples conversão de OD não substitui essa avaliação. Para testes de transmissão em processos a laser, consulte processos a laser & testes de transmissão.
Autor: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia é diretor executivo da Opsytec Dr. Gröbel GmbH em Ettlingen e chefia o laboratório de calibração acreditado. Após sua pesquisa sobre descargas de excímero de xenônio pulsado no Instituto de Tecnologia de Iluminação do KIT, seu foco atual está na tecnologia de medição de radiação óptica. Ele é vice-presidente do Comitê de Normas DIN FNL 7 "Radiação Óptica" e membro do Grupo de Projeto DVGW sobre Desinfecção UV.
