Optische Dicke

Die optische Dicke ${\displaystyle \tau }$, auch optische Tiefe, ist ein dimensionsloses Maß dafür, wie gut ein physikalisches Medium elektromagnetische Wellen passieren lässt:

• beim Durchgang durch eine Materieschicht (z. B. der Atmosphäre) der optischen Dicke ${\displaystyle \tau =1}$ fällt die Strahlungsdichte auf das 1/e-fache ab, also auf einen Endwert von ca. 37 % der ursprünglichen Strahlungsdichte.^[1]
• für den Fall ${\displaystyle \tau \gg 1}$ spricht man von optisch dick
• für den Fall ${\displaystyle \tau \ll 1}$ von optisch dünn.^[2]

Die optische Dicke eines Materials ist für verschiedene Frequenzen ${\displaystyle f}$ unterschiedlich. Sie errechnet sich durch Integration des Absorptionskoeffizienten ${\displaystyle a}$ über den Lichtweg ${\displaystyle d}$, den die Strahlung zurücklegen muss:^[2]

${\displaystyle \tau (f)=\int _{0}^{d}a(x,f)\mathrm {d} x}$

In einem als homogen angenommenen Medium vereinfacht sich das ganze zu einer Multiplikation:

${\displaystyle \tau =C_{i}\cdot \sigma \cdot d}$

mit

• der Teilchendichte ${\displaystyle C_{i}}$
• dem Wirkungsquerschnitt ${\displaystyle \sigma }$ für die betreffende Energie.

1. ↑ Detlev Möller: Luft: Chemie, Physik, Biologie, Reinhaltung, Recht. Walter de Gruyter, 2003, ISBN 978-3-11-016431-2, S. 220 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
2. ↑ ^{a b} Peter Kurzweil: Das Vieweg Formel-Lexikon: Basiswissen für Ingenieure, Naturwissenschaftler und Mediziner. Vieweg +Teubner, 2002, ISBN 3-528-03950-7, S. 275.