مفهوم الكثافة الضوئية
الكثافة الضوئية، أو كما يشار إليها بمعامل الامتصاص، هي خاصية تصف قدرة المادة على امتصاص الضوء الذي يتم تمريره عبر تلك المادة، ويتم تعريفها على أنها النسبة بين القدرة الإشعاعية الساقطة والقدرة الإشعاعية المرسلة، إذ تقيس الكثافة الضوئية سرعة الضوء أثناء المرور عبر وسط كثيف بصريًا.
بمعنى آخر، الكثافة الضوئية هي قدرة مادة ما على حجب ضوء معين، على الرغم من حسابها باستخدام معايير تحتوي على وحدات قياس، إلا أن الكثافة الضوئية نفسها لا أبعاد لها ولا ترتبط بأي وحدة علمية.
العلاقة بين الكثافة البصرية ومعامل الامتصاص
تقيس كل من الكثافة الضوئية والامتصاصية امتصاص الضوء عندما يمر هذا الضوء عبر وسط ضوئي، لكن كلاهما ليسا متماثلين، كما تقيس الكثافة البصرية قدرة الجسم على إبطاء أو تأخير نقل الضوء، يقيس سرعة الضوء عبر مادة تتأثر بشكل أساسي بطول موجة الضوء المعطى.
أما عن معامل الامتصاص في حركة الموجات، هو نقل الطاقة الموجية إلى المادة أثناء مرور الموجة عبرها، إذا كان هناك امتصاص جزئي للطاقة فقط، يُقال إن الوسيط يكون واضحًا لهذا الإشعاع المعين، ولكن إذا فقدت كل الطاقة، يُقال إن الوسيط معتم، لذلك، يحدث امتصاص الضوء بشكل أكبر في وسط كثيف بصريًا.
تأثير تركيز المادة على الكثافة الضوئية
نظرًا لأن الكثافة الضوئية يمكن أن تؤثر على سرعة الضوء بسبب الإمتصاص الضوئي ، فمن الواضح تمامًا أن التركيز يمكن أن يؤثر أيضًا على الكثافة الضوئية للمادة، إذا كانت الكثافة الضوئية للمادة أعلى من حيث القيمة، فسوف تقلل من سرعة الضوء وهذا يتسبب في تغيير الضوء لحركته بسبب سرعة الضوء البطيئة وسوف ينحني، كما تتأثر الكثافة الضوئية بتركيز الضوء بسبب الامتصاص الضوئي، إذ تزداد الكثافة الضوئية بزيادة التركيز.
العلاقة بين الكثافة الضوئية ومعامل الانكسار
يقال أحيانًا أن الوسيط الشفاف يحتوي على كثافة ضوئية عالية (أو يكون كثيفًا نسبيًا) إذا كان يحتوي على معامل انكسار عالي، والعكس صحيح، إذ تمتلك المواد قليلة الكثافة الضوئية على معامل انكسار أقل، أي أنَّ الانعكاس الداخلي الكلي كاملاً دون أي انكسار يكون ممكنًا فقط إذا كانت الحزمة تأتي من وسط أكثر كثافة ضوئية.
أمثلة على الكثافة الضوئية
من الأمثلة الأكثر شيوعًا على الكثافة الضوئية، هو محاولة خلط الزيت مع الماء، لن نتمكن من ذلك لأن الزيت سيطفو فوق الماء، بسبب أن الزيت أقل كثافة، وعند تمرير الضوء عبر كلا الوسطين، فستكون سرعة الضوء في الماء أكثر منها في الزيت، بسبب أنَّ كثافة الزيت أعلى.
نتيجةً لذلك، يتعرّض الضوء للانكسار عندما ينتقل بين وسطين مختلفين في الكثافة الضوئية كمثال الماء والزيت، فالأوساط عالية الكثافة تعمل على تمرير الضوء بشكل أقل من الأوساط قليلة الكثافة، إذ تعد الكثافة الضوئية م ن خصائص المادة الهامة التي تؤثر على سرعة الضوء وانكساره.
