Extinktion (Optik): Unterschied zwischen den Versionen
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In der [[Optik]] ist die '''Extinktion''' oder '''optische Dichte''' <math> | In der [[Optik]] ist die '''Extinktion''' <math>E</math> oder '''optische Dichte''' <math>OD</math> die [[Weber-Fechner-Gesetz|wahrnehmungsgerecht]] [[Logarithmische Größe|logarithmisch]] formulierte [[Opazität]] <math>O</math> und damit ein Maß für die Abschwächung einer [[Strahlung]] (z. B. [[Licht]]) nach Durchqueren eines [[Ausbreitungsmedium|Mediums]]. Sie ist abhängig von der [[Wellenlänge]] <math>\lambda</math> der Strahlung. | ||
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Mit <math>I_0</math> als einfallender Strahlung und <math>I</math> als austretender Strahlung beschreibt die Extinktion als logarithmische Größe den [[Kehrwert]] des [[Transmissionsgrad]]es <math>\tau</math>: | Mit <math>I_0</math> als einfallender Strahlung und <math>I</math> als austretender Strahlung beschreibt die Extinktion als logarithmische Größe den [[Kehrwert]] des [[Transmissionsgrad]]es <math>\tau</math>: | ||
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E_\lambda = & \log_{10}{\frac{I_0}{I}} & = | E_\lambda = & \;\log_{10}{\frac{I_0}{I}} & =\; \log_{10}{\frac{1}{\tau_\lambda}} & = \log_{10}{O_\lambda}\\ | ||
= & -\log_{10}{\frac{I}{I_0}} & = | = & -\log_{10}{\frac{I}{I_0}} & = -\log_{10}{\tau_\lambda} | ||
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Vor allem in der [[Physik]] findet sich auch die Definition der Extinktion über den [[natürlicher Logarithmus|natürlichen Logarithmus]]. In der [[Astronomie]] wird die [[Extinktion (Astronomie)|Extinktion]] in [[ | == Anwendung == | ||
Vor allem in der [[Physik]] findet sich auch die Definition der Extinktion über den [[natürlicher Logarithmus|natürlichen Logarithmus]]. In der [[Astronomie]] wird die [[Extinktion (Astronomie)|Extinktion]] in [[Scheinbare Helligkeit|Größenklassen]] angegeben. Die physikalische Größe [[Diabatie]] berücksichtigt die exponentielle Zunahme der Extinktion mit der Schichtdicke des durchstrahlten Stoffes durch Bildung eines weiteren Logarithmus. | |||
An der Abschwächung sind im Allgemeinen die Prozesse [[Absorption (Physik)|Absorption]], [[Streuung (Physik)|Streuung]], [[Beugung (Physik)|Beugung]] und [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] beteiligt. In analytischen Anwendungen, siehe [[Lambert-Beersches Gesetz]], sind Streuung und Beugung oft unbedeutend und die Reflexionsverluste werden durch Leer- oder parallele [[Photometrie|Messung]] in <math>I_0</math> berücksichtigt. Dann wird statt von Extinktion von ([[Dekadischer Logarithmus|dekadischer]]) | An der Abschwächung sind im Allgemeinen die Prozesse [[Absorption (Physik)|Absorption]], [[Streuung (Physik)|Streuung]], [[Beugung (Physik)|Beugung]] und [[Reflexion (Physik)|Reflexion]] beteiligt. In analytischen Anwendungen, siehe [[Lambert-Beersches Gesetz]], sind Streuung und Beugung oft unbedeutend und die Reflexionsverluste werden durch Leer- oder parallele [[Photometrie|Messung]] in <math>I_0</math> berücksichtigt. Dann wird statt von Extinktion von ([[Dekadischer Logarithmus|dekadischer]]) Absorbanz (engl. {{lang|en|''absorbance''}}), Absorptivität oder von dekadischem Absorptionsmaß ([[Normung|norm]]<nowiki />gerechte Bezeichnung) gesprochen.<ref>DIN 1349: Durchgang optischer Strahlung durch Medien. Optisch klare Stoffe, Größen, Formelzeichen und Einheiten.</ref> Als Kritik ist anzuführen, dass durch die Reduktion auf die Intensität die Welleneigenschaften des Lichts nicht berücksichtigt werden. Deshalb ist die Extinktion im Allgemeinen nichtlinear von der Weglänge und der Konzentration abhängig.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=Thomas Günter Mayerhöfer, Susanne Pahlow, Jürgen Popp |Titel=The Bouguer-Beer-Lambert law: Shining light on the obscure |Sammelwerk=ChemPhysChem |Band=n/a |Nummer=n/a |Datum=2020-07-14 |ISSN=1439-4235 |DOI=10.1002/cphc.202000464}}</ref> | ||
Die auf die Weglänge bezogene, [[Stoffeigene Größe|stoffspezifische]] Stärke der Abschwächung wird angegeben mit dem [[Extinktionskoeffizient]]en und dem [[Absorptionskoeffizient]]en. | Die auf die Weglänge bezogene, [[Stoffeigene Größe|stoffspezifische]] Stärke der Abschwächung wird angegeben mit dem [[Extinktionskoeffizient]]en und dem [[Absorptionskoeffizient]]en. Berücksichtigt man die Wellennatur des Lichts, so ergibt sich, dass die Koeffizienten nicht stoffspezifisch sind, sondern von Randbedingungen wie umgebendes Medium, Form und Heterogenität des Materials usw. abhängig sind.<ref name=":0" /> | ||
== Extinktion von Lösungen == | |||
Die Extinktion von Lösungen wird als optische Dichte (Abkürzung OD) bezeichnet. | |||
Wird ein spezifischer Stoff untersucht, kann dessen Konzentration in der Lösung anhand seines Extinktionskoeffizienten ermittelt werden. OD-Messungen werden im Allgemeinen zur Konzentrationsbestimmung von DNA-Lösungen, Proteinlösungen sowie zur Kontrolle der Zelldichte in Suspensionskulturen verwendet.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/optische-dichte/48017 |titel=optische Dichte |sprache=de |abruf=2021-01-20}}</ref> | |||
== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
Aktuelle Version vom 7. Dezember 2021, 16:24 Uhr
In der Optik ist die Extinktion $ E $ oder optische Dichte $ OD $ die wahrnehmungsgerecht logarithmisch formulierte Opazität $ O $ und damit ein Maß für die Abschwächung einer Strahlung (z. B. Licht) nach Durchqueren eines Mediums. Sie ist abhängig von der Wellenlänge $ \lambda $ der Strahlung.
Definition
Mit $ I_{0} $ als einfallender Strahlung und $ I $ als austretender Strahlung beschreibt die Extinktion als logarithmische Größe den Kehrwert des Transmissionsgrades $ \tau $:
- $ {\begin{aligned}E_{\lambda }=&\;\log _{10}{\frac {I_{0}}{I}}&=\;\log _{10}{\frac {1}{\tau _{\lambda }}}&=\log _{10}{O_{\lambda }}\\=&-\log _{10}{\frac {I}{I_{0}}}&=-\log _{10}{\tau _{\lambda }}\end{aligned}} $
Anwendung
Vor allem in der Physik findet sich auch die Definition der Extinktion über den natürlichen Logarithmus. In der Astronomie wird die Extinktion in Größenklassen angegeben. Die physikalische Größe Diabatie berücksichtigt die exponentielle Zunahme der Extinktion mit der Schichtdicke des durchstrahlten Stoffes durch Bildung eines weiteren Logarithmus.
An der Abschwächung sind im Allgemeinen die Prozesse Absorption, Streuung, Beugung und Reflexion beteiligt. In analytischen Anwendungen, siehe Lambert-Beersches Gesetz, sind Streuung und Beugung oft unbedeutend und die Reflexionsverluste werden durch Leer- oder parallele Messung in $ I_{0} $ berücksichtigt. Dann wird statt von Extinktion von (dekadischer) Absorbanz (engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value)), Absorptivität oder von dekadischem Absorptionsmaß (normgerechte Bezeichnung) gesprochen.[1] Als Kritik ist anzuführen, dass durch die Reduktion auf die Intensität die Welleneigenschaften des Lichts nicht berücksichtigt werden. Deshalb ist die Extinktion im Allgemeinen nichtlinear von der Weglänge und der Konzentration abhängig.[2]
Die auf die Weglänge bezogene, stoffspezifische Stärke der Abschwächung wird angegeben mit dem Extinktionskoeffizienten und dem Absorptionskoeffizienten. Berücksichtigt man die Wellennatur des Lichts, so ergibt sich, dass die Koeffizienten nicht stoffspezifisch sind, sondern von Randbedingungen wie umgebendes Medium, Form und Heterogenität des Materials usw. abhängig sind.[2]
Extinktion von Lösungen
Die Extinktion von Lösungen wird als optische Dichte (Abkürzung OD) bezeichnet. Wird ein spezifischer Stoff untersucht, kann dessen Konzentration in der Lösung anhand seines Extinktionskoeffizienten ermittelt werden. OD-Messungen werden im Allgemeinen zur Konzentrationsbestimmung von DNA-Lösungen, Proteinlösungen sowie zur Kontrolle der Zelldichte in Suspensionskulturen verwendet.[3]
Einzelnachweise
- ↑ DIN 1349: Durchgang optischer Strahlung durch Medien. Optisch klare Stoffe, Größen, Formelzeichen und Einheiten.
- ↑ 2,0 2,1 Thomas Günter Mayerhöfer, Susanne Pahlow, Jürgen Popp: The Bouguer-Beer-Lambert law: Shining light on the obscure. In: ChemPhysChem. n/a, n/a, 14. Juli 2020, ISSN 1439-4235, doi:10.1002/cphc.202000464.
- ↑ optische Dichte. Abgerufen am 20. Januar 2021.