Frage 199, Warum optische Dichte und nicht Absorption oder Reflexion?

Die Ursprünge unserer modernen Messtechnik liegen in den Anwendungen und Bedürfnissen des Buchdruckes, denke ich. An seinen Druckmaschinen konnte man zonal die Farbschichtdicke auf den Walzen regeln und brauchte dafür eine griffige Messgröße.

Die optische Wirkung einer bedruckten Fläche liegt in der Lichtabsorption. Versuchen wir es also mal mit der Absorption.

Ohne Einfärbung ist sie gleich Null, mit mehr und mehr Farbe steigt sie. Das ist schon besser als bei der Remission, denn die ist ohne Farbe am höchsten und sinkt bei sehr, sehr dicker Farbschicht auf Null.

Aber wenn wir die Absorption mal quantitativ (mengenorientiert) betrachten, sieht es wieder wenig praktisch aus. Der Grund ist einfach im Modell mehrerer einzelner Farbschichten übereinander zu zeigen: Nehmen wir an, die erste Schicht schwächt das Licht auf die Hälfte. Die zweite Schicht schwächt diese wieder auf ihre Hälfte, also um ein Viertel der ursprünglichen Stärke. Das geht so weiter, ein Achtel, ein Sechzehntel usw.

Praktisch wäre ein Maß, das bei der doppelten Farbschicht auch einen - wenigstens ungefähr - doppelten Messwert zeigt. Damit wären wir beim Vorschlag der optischen Dichte, der aus der Vorstufe mit fotografischen Filmen als Maß für Schwärzung bekannt war. Man musste sie nur auf klare Wellenlängenbereiche definieren, damit man Cyan, Magenta und Yellow einzeln erfassen konnte. Dafür die Farbfilter.

Außerdem haben wir ja Auflicht - Verhältnisse. Da interessiert uns wenig, wie viel die Lampe denn abgibt, das I₀ vom Durchlicht. Wir hätten lieber einen Vergleich mit dem, was eine Blanko-Fläche zurückwirft. Das wäre unser „100%“. Wir brauchen also aus aus dem Techniker-Vokabular einen „Remissiongrad“ (s. a. Quizfrage 198):

Lichtströme zurückgegeben

I_Druck vom Druck

I_blanko vom Blankopapier

Weil ich es gerade nicht besser kann, schreibe ich hier "Beta" für den griechischen kleinen Buchstaben, den man üblicherweise hier nimmt.

Remissionsgrad

Beta = I_Druck / I_blanko

Wir übernehmen die optische Dichte mit dem Logarithmus des Transmissionsgrades und ersetzen ihn durch unseren technischen Remissionsgrad.

optische Dichte im Druck

D = - log Beta = log ( I_blanko / I_{Druck )}

Das ergibt eine Kurve, die bei I_Druck = I_blanko von 0 startet (Logarithmus von 1), ziemlich gerade (quasilinear) ansteigt und erst in höheren Bereichen (über 5) mit der Krümmung beginnt.

Interessant ist noch, dass die optische Dichte eine reine Logarithmenzahl ist, also keine Dimension wie m, sec oder g hat.

(s. a. Frage 127: Wellenlängen bei opt. Dichte)