Wzory powyższe stosuje do rozchodzenia się monochromatycznej wiązki światła w atmosferze przyjmując, że jest ona warstwą płasko-równoległą, i wówczas jest kątem między kierunkiem promieni świetlnych a kierunkiem na zenit. Aerozolowa grubość optyczna (ang. Aerosol Optical Depth) opisuje grubość optyczną w danej długości fali i jest mierzona na ziemi na podstawie pomiarów natężenia światła. Zmiany grubości optycznej z długością fali dają informacje o wielkości aerozoli.
Różniczkowa głębokość optyczna Definiuje się także różniczkową głębokość optyczną, będącą cechą danej substancji, umożliwiającą obliczenie głębokości optycznej ciała zbudowanego z tej substancji. W zależności od własności fizycznych substancji:
– dla substancji o zmiennej gęstości (np. gazów) lub roztworów,
Dla pierścieni planetarnych, ich głębokość optyczna to proporcja światła zablokowana przez pierścień, gdy pierścień znajduje się pomiędzy źródłem światła i obserwatorem. Głębokość optyczną pierścieni planetarnych wyznacza się zazwyczaj podczas okultacji gwiezdnych.