Profondità ottica

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La profondità ottica dà la misura di quanto sia opaco un mezzo.

Per definizione è la frazione di radiazione (o di luce) che si è sparsa o assorbita lungo un percorso.

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

Proviamo a pensare alla nebbia: un oggetto immediatamente avanti a noi è ben visibile, quindi in questo caso la nebbia ha come valore di profondità ottica uguale a zero; ma a mano a mano che allontaniamo l'oggetto la profondità ottica aumenta, fino a raggiungere un enorme valore per cui l'oggetto non sarà più visibile.

La profondità ottica è perciò la quantità di luce che viene dispersa, o perché diffusa (sparsa) o perché assorbita, durante un dato percorso in un mezzo. Se I_0 è l'intensità di radiazione alla fonte ed I l'intensità osservata dopo un percorso, il {\tau} ottico è definito dalla seguente equazione:

I/I_0 = e^ {-\tau}

{\tau} varia entro 0 e 1; è uguale a 1 per i materiali totalmente opachi, più essi diventano trasparenti più il suo valore tende verso lo zero.

{\tau}\, = -\ln(I/I_0)

Nelle scienze atmosferiche la profondità ottica corrisponde al percorso verticale dalla superficie della terra (o dall'altezza dell'osservatore) allo spazio esterno.

Poiché {\tau} si riferisce ad un percorso verticale, la profondità ottica per un percorso inclinato sarà: {\tau'} = m {\tau}, in cui m (chiamato: fattore di massa aerea), per un'atmosfera aerea-parallela è dato: m = 1/cosθ, dove θ è l'angolo allo zenit del percorso; perciò si avrà:

I/I_0 = e^ {-m\tau}

La profondità ottica dell'atmosfera può essere misurata con un fotometro solare, confrontando il valore misurato con quello atteso conoscendo la luminosità solare.

Un altro esempio è in astronomia: le stelle, incluso il Sole, non hanno una superficie vera e propria, ma solo strati di gas che si inspessiscono mano a mano che si va in profondità. La superficie è stata arbitrariamente definita come lo strato in corrispondenza del quale la profondità ottica diventa di 2/3.

Da notare che la profondità ottica di un mezzo risulterà differente a seconda della lunghezza d'onda (in altri termini, del colore della luce).

Per gli anelli planetari questa profondità è la parte di luce trattenuta dall'anello quando si trova tra la fonte e l'osservatore. Ciò è ottenuta di solito durante l'osservazione di occultazioni stellari.

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