Densitat òptica

La densitat òptica, a sovint cridada absorbancia, és una magnitut física que definix en quina mida un material impedix el pas de llum a una determinada llongitut d'ona. Està donada per l'expressió:^[1]^[2]

D O_{λ} = \log_{10} (\frac{I_{0}}{I})

A on:

I_{0}

= Intensitat del raig de llum incident

I

= intensitat del raig de llum transmés

La densitat òptica és, per tant, una magnitut adimensional.

Pot observar-se que el valor en el logaritmo és l'inversa de la transmitancia,

T = \frac{I}{I_{0}}

Per això, quant major siga la transmitancia, menor serà la densitat òptica.

D'acort en la llei de Beer-Lambert, el cocient de intensitat en el logaritmo està relacionat exponencialment en la distància que recorre la llum dins del material. Per tant, mentres que la transmitancia varia de forma exponencial en la gruixa del material a través del com viaja la llum, la densitat òptica té una dependència llineal. En part per això la densitat òptica és la magnitut que medixen els espectrofotómetros, habitualment utilisats per a obtindre l'absorció òptica d'un material.^[3] Ademés, des del punt de vista de la mida, la presència del logaritmo fa que la densitat òptica siga més sensible a canvis en la capacitat absorbent del material que el simple cocient de intensitat.^[1]

La densitat òptica s'utilisa en este nom en fotografia, espectroscòpia i òptica. Per eixemple, és el paràmetro més utilisat per a definir el grau d'opacitat de filtres òptics o d'ulleres de protecció làser.^[4] No obstant, en atres àrees del coneiximent apareix més a sovint en el nom d'absorbancia.

Ambigüitat en la nomenclatura

El terme "densitat òptica" apareix habitualment aixina citat en texts fonamentals d'espectroscòpia òptica.^[1]^[3] No obstant, atres fonts es referixen a este paràmetro en el nom d'absorbancia. Per eixemple, en oceanografia la recomanació és cridar a este terme absorbancia, i abreviar-ho DO, o simplement, D.^[5] En química, en canvi, és costum cridar-ho absorbancia i abreviar-ho com A, i és molt freqüent el seu us per a determinar la concentració d'un solut en un dissolvent. Esta nomenclatura, no obstant, entra en conflicte en un atre concepte de la física, a sovint cridat absortancia o, de nou, absorbancia, i habitualment abreviat també com A.^[6]^[1] En part per este motiu, el terme densitat òptica es manté en molts contexts.

És també habitual l'us del nom "densitat òptica" quan el procés d'espargiment és rellevant. En este procés partix dels fotons que apleguen a la mostra es redirigixen en totes les direccions de l'espai. Quan açò ocorre, la llum és atenuada al mateix temps per l'absorció i l'espargiment, i abdós queden inclosos en la densitat òptica.

Generalment açò ocorre en mostres heterogénees, com és el cas de líquits que presenten turbidez, com la llet; o en suspensions de partícules, com les dispersió de cèlules o bactèries habituals en biologia.^[7] És també el cas en mides de visibilitat en meteorologia o en pistes aeroportuario, en els que la mida es realisa també a través de la densitat òptica, pero habitualment per mig de l'us d'un transmisómetro.^[8]

Relació en atres magnituts

La densitat òptica depén de la gruixa de la mostra caracterisada i no només de la seua composició. Per este motiu, no servix per a caracterisar un material de forma general.

Per a generalisar la senya, es requerixen paràmetros independents del tamany de la mostra. El més comú és el coeficient d'atenuació (també cridat d'extinció), α, que és el factor exponencial que apareix en la llei de Beer-Lambert. Quan la mostra és homogénea i el procés d'espargiment despreciable, el coeficient d'atenuació passa a cridar-se coeficient d'absorció. A sovint, per a diferenciar qué processos físics s'estan incloent, s'afigen subíndexs a la nomenclatura. És dir, es diu $α_{a}$ al coeficient d'absorció i $α_{e}$ al coeficient d'atenuació (o extinció). En qualsevol cas, es relaciona en la densitat òptica segons

α = \frac{2, 3026 (D O_{λ})}{d}

Ací, $d$ és la distància que recorre la llum dins del material en realisar la mida. El valor numèric en la fòrmula es deu a que $D O_{λ}$ està definida en un logaritmo en base 10, mentres que $α$ està en la llei de Beer-Lambert en una exponencial (per tant, en base $e$ ).

Per últim, especialment en ciència de materials, és habitual usar directament la transmitancia. D'acort en les fòrmules anteriors, esta queda definida en funció de la densitat òptica com

T = 1 0^{- D O}

Referències

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 Solé, J. García; Bausá, {{{nom2}}}; Sus, {{{nom3}}} (2005-02-18). An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids (en en), Wiley. doi:10.1002/0470016043. ISBN 978-0-470-86885-0.
↑ Cabrera, José Manuel; López, {{{nom2}}}; Agulló-López, {{{nom3}}} (1998). OPTICA ELECTROMAGNETICA VOLUMEN I FUNDAMENTOS (en és), ADDISON WESLEY. ISBN 978-84-7829-021-5.
↑ ^3,0 ^3,1 Menzel, E. Roland (2024-10-10). Laser Spectroscopy: Techniques and Applications, 1 edició (en en), CRC Press. doi:10.1201/9781003573951. ISBN 978-1-003-57395-1.
↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
↑ Limnology and Oceanography.47(4)
1261–1267.ISSN 1939-5590.doi:10.4319/lo.2002.47.4.1261.Consultat el 2025-03-20.
↑ Hecht, Eugene (2007). «Capítul 9: Interferència», Òptica, Pearson. Addison Wesley, p. 423. ISBN 978-84-7829-025-3.
↑ Biosensors and Bioelectronics.142
111552.ISSN 0956-5663.doi:10.1016/j.bios.2019.111552.Consultat el 2025-03-21.
↑ «¿Qué és un transmisómetro? - Coneiximent - Dongguan Zhiding Electronics Technology Co., Ltd» (en és). www.allight-zd.com. Consultat el 2025-03-21.

Este artícul conté una traducció derivada de «Densidad óptica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[:2-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 Solé, J. García; Bausá, {{{nom2}}}; Sus, {{{nom3}}} (2005-02-18). An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids (en en), Wiley. doi:10.1002/0470016043. ISBN 978-0-470-86885-0.

[2] Cabrera, José Manuel; López, {{{nom2}}}; Agulló-López, {{{nom3}}} (1998). OPTICA ELECTROMAGNETICA VOLUMEN I FUNDAMENTOS (en és), ADDISON WESLEY. ISBN 978-84-7829-021-5.

[:3-3] 3,0 ^3,1 Menzel, E. Roland (2024-10-10). Laser Spectroscopy: Techniques and Applications, 1 edició (en en), CRC Press. doi:10.1201/9781003573951. ISBN 978-1-003-57395-1.

[4] Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».

[:0-5] Limnology and Oceanography.47(4)
1261–1267.ISSN 1939-5590.doi:10.4319/lo.2002.47.4.1261.Consultat el 2025-03-20.

[:1-6] Hecht, Eugene (2007). «Capítul 9: Interferència», Òptica, Pearson. Addison Wesley, p. 423. ISBN 978-84-7829-025-3.

[7] Biosensors and Bioelectronics.142
111552.ISSN 0956-5663.doi:10.1016/j.bios.2019.111552.Consultat el 2025-03-21.

[8] «¿Qué és un transmisómetro? - Coneiximent - Dongguan Zhiding Electronics Technology Co., Ltd» (en és). www.allight-zd.com. Consultat el 2025-03-21.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]