gdzie jest współczynnikiem atenuacji (ekstynkcji) i zależy od własności ośrodka, dla małej drogi ds wielkość ta jest stała. Dla dłuższej drogi z powyższego wzoru wynika następujące wyrażenie:
Definiując wielkość
Powyższy wzór przyjmuje postać:
Wielkość dla danej długości fali jest zależna tylko od własności ośrodka, przez które przechodzi promieniowanie i jest nazywana grubością optyczną. Gdy ośrodek nie pochłania i nie rozprasza promieniowania, to jego grubość optyczna jest równa 0, co zachodzi, gdy grubość fizyczna ośrodka jest równa 0 lub gdy współczynnik ekstynkcji jest równy 0 na całej drodze pomiędzy punktami i
Definiuje się też grubość optyczną rozpraszania
oraz grubość optyczną absorpcji
gdzie: oraz są współczynnikami rozpraszania i absorpcji ośrodka.
Głębokość optyczna jest używana dla określenia penetracji światła, np. przy rozpatrywaniu promieniowania słonecznego od słońca do określonej wysokości w atmosferze. Inną sytuacją jest penetracją promieniowania w głąb morza. Dla opisu skończonych warstw materiału, np.