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光密度计算器
光密度计算器旨在帮助您从已知的入射光强度(I₀)和透射光强度(I)中计算光密度🔅。更重要的是,我们的工具将根据光密度自动为您计算吸光度和透射率!
在本文中,您将了解到:
- 什么是光密度;
- 光密度公式和示例;
- 光密度与吸光度的区别;
- 如何计算光密度?- OD计算器;以及
- 光密度的应用。
您是否曾经注意到有些窗帘比其他窗帘更能让光线透过房间?🪟 如果您必须为卧室选择窗帘🛏️,您会希望那些能完全遮光的。但如果您需要建造一个为您提供良好明亮工作环境的办公空间,较薄的窗帘会更合适。
什么是光密度?
光密度(OD),也称为光学吸光度,是表示材料根据光通过光学密集介质的速度而具有的特性的数值。使物体具有光学密度的机制是其在重新发射到另一个介质之前以电子振动形式维持电磁波的能力。
换句话说,我们也可以说:
- 如果物体A比物体B光学密度更大,光通过A传输得更慢;因此
- B是光学稀疏的,意味着光通过B传输得更快。
- ↑ OD,↓ 光速;以及
- ↓ OD,↑ 光速。
回到窗帘的概念,由较低OD材料制成的窗帘,如轻质棉布,与较高OD材料如遮光织物相比,将允许更多光线通过。
光密度公式
光密度计算器基于经典的光密度公式构建:
其中:
- OD — 光密度;
- I₀ — 入射光强度;以及
- I — 透射光强度。
作为对数比率,光密度没有单位。无论如何,入射和透射光强度必须具有相同的单位,无论它们是光强度单位(cd、mW、W/m²、lx等)还是任意单位。
光密度为0意味着100%的入射光被透射,这要么意味着材料是透明的,要么意味着它对光的通过没有影响。
光密度公式 — 实际示例
您想知道如何计算光密度吗?实践出真知,让我们通过一些实际示例一起进步!
示例1:UV-Vis光谱法
在UV-Vis光谱法中,您样品的入射和透射光强度测量如下:I₀ = 1.5单位,I = 0.35单位:
OD = -log(0.35/1.5) = -log(0.233) = 0.63
示例2:细胞培养浓度测量
在测量培养物中细胞浓度时,分光光度计测得I₀ = 0.80单位,I = 0.10单位:
OD = -log(0.10/0.80) = -log(0.125) = 0.90
示例3:相等强度情况
如果入射和透射光强度值相同会怎样?假设I₀ = 5单位,I = 5单位:
OD = -log(5/5) = -log(1) = 0
光密度的应用
光密度与吸光度可互换使用,具有许多有用的应用。主要的共同作用是量化样品中的不同物质并确定其浓度。
感兴趣的样品被制备到比色皿中,并用分光光度计进行分析。记录的吸光度用于通过方程A = ε × b × c计算浓度。
因此,光密度的使用出现在无数领域中,例如:
- 生物化学和分子生物学 — 量化核酸、蛋白质、RNA和/或DNA浓度。
- 微生物学 — 通过将稀释的微生物培养物分析到分光光度计中来量化细菌生长。
- 环境监测 — 测量土壤、废水或水体样品中的污染或浓度。
- 生物医学应用 — 例如,测量血液样品中血红蛋白的水平。
光密度与吸光度
光密度和吸光度是代表非常相似概念的术语,如果不是同一个概念的话!两者都解释了光通过基质的相互作用,尽管方式略有不同。
定义对比:
光密度 — 光学密集材料减慢通过它们的光速的能力。
吸光度 — 基质在特定波长下吸收通过它的光的能力,导致较少的透射。
因此,可以说它们在以下方面有所不同:
- 测量点 — 吸光度在特定波长下测量,而光密度涵盖光衰减的各个方面。
- 光相互作用 — 吸光度只考虑光吸收,而光密度还包括反射和散射等其他相互作用。
- 应用 — 吸光度用于化学分析和光谱定量,而光密度应用于镜头设计和显微镜。
为了计算吸光度,使用比尔-朗伯定律的方程。您是否注意到与光密度方程的唯一区别是对数中没有负号?因此,吸光度和光密度之间的关系是负相关,意味着当一个值增加时,另一个值减少。
作为与光密度和吸光度相关的概念,百分透射率是物体或基质透射的光量。它由以下方程表示:T% = (I/I₀) × 100%
常见问题
什么是光密度?
光密度(OD)是表示光学密集物体在重新发射到另一个介质之前以电子振动形式维持或延迟通过它发射的光速能力的数值。
光密度和吸光度是同一回事吗?
或多或少,它们代表相同的概念,但方式不同。它们都解释了光与基质的相互作用。区别在于吸光度在特定波长下测量,而光密度考虑整体相互作用并考虑反射、折射和散射等其他相互作用。
如何计算光密度?
要计算光密度,请按照以下简单步骤:
- 使用方程OD = -log(T),其中T = I/I₀(透射除以入射光强度)。
- 假设透射率(T) = 0.5。将值输入方程:OD = -log(0.5)。
- 使用计算器或Omni的光密度工具求解对数:-log(0.5) = 0.301
- 这就是您的光密度!
光密度单位是什么?
光密度是无量纲的,没有单位。由于它是光通过介质时衰减的表示,因此没有与之相关的单位。否则,我们也可以将光密度单位视为"任意单位"。
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
|---|---|---|---|---|
| incidentLightIntensity | number | 1.0 | 否 | 入射到样品上的光强度值,必须为正数 |
| lightIntensityUnit | string | cd | 否 | 光强度的测量单位 |
| transmittedLightIntensity | number | 0.5 | 否 | 通过样品后的光强度值,必须为正数且不大于入射光强度 |
| 参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
|---|---|---|---|
| absorbance | number | 计算得出的吸光度值,无量纲 | |
| opticalDensity | number | 计算得出的光密度值,无量纲 | |
| lightIntensityUnit | string | 输入的光强度单位 | |
| transmittance | number | 计算得出的透射率百分比值 | |
| transmittanceUnit | string | 透射率的单位,固定为百分比 |
| 错误码 | 错误信息 | 描述 |
|---|---|---|
| FP00000 | 成功 | |
| FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例
