Transmission och optisk densitet beskriver samma sak på två skalor: hur mycket strålning ett material släpper igenom. Transmission anger den transmitterade andelen linjärt i procent, optisk densitet anger den logaritmiskt – en OD på 1 innebär 10 % transmission, en OD på 3 innebär 0,1 %. Eftersom skyddsfilter, laserskyddsglasögon och neutraldensitetsfilter anges i OD medan instrument redovisar i procent är omvandling i båda riktningarna vardagsarbete.
Denna kalkylator omfattar tre uppgifter: optisk densitet från en uppmätt transmission, transmission från en angiven optisk densitet, och den kombinerade dämpningen när flera komponenter sitter i strålgången – fönster, filter, siktglas. Vid kombinationen multipliceras transmissionerna, de läggs inte samman; på OD-skalan läggs värdena istället samman, vilket är det som gör den logaritmiska skalan attraktiv.
Beräkningen gäller för en våglängd och förutsätter att transmissionsvärdena avser samma våglängd. Transmission mäts med en fotometer eller en spektrometer – Opsytec tillverkar båda och kalibrerar dem i sitt eget laboratorium.
Alla ytterligare radiometriska omvandlingar finns samlade i radiometrikalkylatorn.
Beräkningen gäller för en enskild våglängd och för idealiska, icke-spridande prover. Reflektionsförluster vid gränsytorna ingår redan i en uppmätt transmission, men inte i en ren materialsiffra. Säkerhetsrelaterade bedömningar – till exempel av skyddsfilter – måste verifieras genom lämpliga, kalibrerade mätningar.
Grunder
Optisk densitet är den negativa dekadiska logaritmen av transmission: OD = −log₁₀(T), där T är ett bråk mellan 0 och 1. Om transmission anges i procent som vanligt, är OD = −log₁₀(T[%] / 100). Omvänt gäller T = 10^(−OD) eller T[%] = 10^(−OD) · 100. Optisk densitet är dimensionslös. Inom kemin kallas samma storhet absorbans eller extinktion.
Om flera komponenter följer efter varandra multipliceras transmissionerna: T_total = T₁ · T₂ · … · Tₙ. På OD-skalan blir detta en addition: OD_total = OD₁ + OD₂ + … + ODₙ.
Ett filter transmitterar 1 %: OD = −log₁₀(0,01) = 2. Tre komponenter med 90 %, 75 % och 60 % ger T_total = 0,90 · 0,75 · 0,60 = 0,405 = 40,5 %, motsvarande OD_total = 0,392.
Optisk densitet beror starkt på våglängd. En siffra som "OD 4" utan ett våglängdsintervall är värdelös – samma material kan ha OD 5 vid 254 nm och OD 0,5 vid 365 nm. För spridande eller grumliga prover samlar en enkel uppställning för lite ljus och rapporterar en för hög optisk densitet; det kräver en integrerande sfär. Och att multiplicera transmissioner försummar multipla reflektioner mellan tätt placerade ytor.
Vanliga frågor
OD = −log₁₀(T/100) när T anges i procent. 10 % transmission ger OD 1, 1 % ger OD 2, 0,1 % ger OD 3. Varje ytterligare OD-steg innebär en faktor tio mindre transmitterad strålning.
En tiotusendel av den infallande strålningen transmitteras, det vill säga 0,01 %. På motsvarande sätt dämpar OD 6 till en miljondel.
Aritmetiskt sett ja — alla tre är −log₁₀(T). Begreppen kommer från olika områden: optisk densitet från filterteknik, absorbans och extinktion från spektroskopi.
Multiplicera transmissionerna eller addera de optiska densiteterna – båda ger samma resultat. Två filter med OD 2 och OD 3 ger tillsammans OD 5, det vill säga 0,001 % transmission.
Eftersom absorptionen hos ett material varierar kraftigt över spektrumet. Ett UV-skyddsglas kan vara starkt absorberande i UV-C och klart i det synliga området. Utan en våglängd är ett OD-värde inte jämförbart — det mäts spektralt, se spektrometrar.
En fotometer för enskilda våglängder eller en spektrometer för hela kurvan. För spridande prover läggs en integrerande sfär till så att även spritt ljus fångas upp.
För omvandlingen ja, för bedömningen nej. Laserskyddsfilter klassificeras enligt egna standarder med skyddsnivåer; en enkel OD-omvandling ersätter inte den bedömningen. För transmissionstestning i laserprocesser, se laserprocesser & transmissionstestning.
Författare: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia är verkställande direktör för Opsytec Dr. Gröbel GmbH i Ettlingen och leder det ackrediterade kalibreringslaboratoriet. Efter sin forskning om pulsade xenon-excimerurladdningar vid Institute of Lighting Technology vid KIT ligger hans nuvarande fokus på mätteknik för optisk strålning. Han är vice ordförande för DIN-standardiseringskommittén FNL 7 "Optical Radiation" och medlem i DVGW:s projektgrupp för UV-desinfektion.
