Ce este fotometria: cantitățile fotometrice și aplicațiile sale

Fotometria este inventată de Dmitri Lachinov și termenii folosiți în fotometrie sunt flux radiant, flux luminos, intensitate și eficiență luminoase și luminanță. Cea mai importantă informație pe care o primim despre obiectul ceresc este cantitatea de energie, care este numită flux. In forma radiații electromagnetice , știința fluxului major din obiecte cerești se numește fotometrie. Acesta este un mod eficient de a efectua măsurarea luminozității luminii provenite de la obiecte astronomice și, prin urmare, joacă un rol cheie în caracterizarea unei ținte astrofizice. Scurta explicație a fotometriei este discutată mai jos.

Ce este fotometria?

Definiție: Fotometria este utilizată pentru a măsura cantitatea de lumină și este ramura optică în care discutăm intensitatea emisă de o sursă. Fotometria diferențială și fotometria absolută sunt cele două tipuri de fotometrie. Fluxul radiant, fluxul luminos, intensitatea și eficiența luminii și iluminarea sunt termenii folosiți în fotometrie. Fluxul radiant este definit ca numărul total de energie care este radiată de o sursă pe secundă și este reprezentat de o literă „R”.

Fluxul luminos este definit ca numărul total de energie care este emisă de o sursă pe secundă și este reprezentat de un simbol φ. Intensitatea luminoasă este definită ca un volum total al fluxului luminos împărțit la 4Π. Eficiența luminoasă este definită ca un raport dintre fluxul luminos și fluxul radiant și este reprezentată de un simbol „η”. Intensitatea este definită ca un raport al fluxului luminos pe unitate de suprafață și este notată cu litera ‘I’ (I = Δφ / ΔA). Iluminarea (E) este lumina care cade pe suprafața pământului.

Fotometru și spectru electromagnetic

Fotometrul este un experiment configurat folosit pentru a compara iluminarea celor două surse de pe un ecran. Să luăm în considerare un exemplu realist pentru a înțelege fotometrul.

Iluminarea a două surse pe un ecran

În figură, există o bancă optică, unde două surse A și B plasate pe cele două laturi ale ecranului „S” și două plăci sunt plasate la cele două capete ale ecranului. Pe buza din stânga există o tăietură circulară, iar buza din dreapta este tăiată în formă de inel. Când o sursă „A” este pornită, se obține o cale circulară pe un ecran datorită luminii care trece prin tăierea circulară. În mod similar, când sursa „B” este pornită, puteți vedea lumina care trece prin regiunea inelară și patch-ul inelului este obținut pe ecran.

Când ambele surse sunt pornite, puteți vedea ambele patch-uri sunt iluminate simultan și puteți vedea iluminarea diferită a două patch-uri. Când o sursă „A” s-a apropiat de ecran, atunci veți vedea că patch-ul circular devine mai luminos sau puteți vedea că iluminarea sursei „A” de pe ecran crește. În mod similar, atunci când o sursă „B” s-a apropiat de ecran, atunci veți vedea că iluminarea patch-ului de formă de inel devine mai mult datorită distanței mai mici.

Acum sursele sunt ajustate în așa fel încât să nu existe nicio diferență între aceste două surse. Iluminarea de pe ecran datorită celor două surse este aceeași sau egală. Când iluminarea datorată surselor de pe ecran devine egală, o putem folosi

L₁/ r₁^Două= L_Două/ r_Două^Două

Unde L₁și eu_Douăsunt intensitatea iluminării a două surse și r₁^Două& r_Două^Douăsunt separarea surselor de ecran. Ecuația de mai sus se numește principiul fotometriei.

Spectrul electromagnetic este format din șapte regiuni, acestea fiind un spectru vizibil, spectru infraroșu, unde radio, microunde, spectru ultraviolet, raze X și raze gamma. Undele radio au cele mai lungi lungime de undă și cea mai mică frecvență atunci când undele radio se deplasează de la stânga la dreapta, lungimea de undă crește, frecvența crește și energia va scădea. Undele radio, microundele și undele infraroșii sunt undele electromagnetice cu energie redusă. Razele ultraviolete, razele X și razele gamma sunt undele electromagnetice de mare energie. Spectrul electromagnetic este prezentat mai jos.

Spectrul electromagnetic pentru fotometrie

Fotometria este considerată doar cu porțiunea vizibilă a spectrului, de la aproximativ 380 la 780 nanometri. În astronomia observațională, fotometria este fundamentală și este o tehnică importantă.

Fotometru cu fascicul unic

Fotometrul cu fascicul unic urmează „LAMBERT LAW” pentru a determina concentrația probelor necunoscute. Absorbția luminii de către o probă de referință și o probă necunoscută este utilizată pentru a obține valoarea necunoscutului. Construcția instrumentului fotometru cu fascicul unic este prezentată în figura de mai jos.

Instrument cu fotometru cu un singur fascicul

Componentele de bază ale unui fotometru cu un singur fascicul sunt sursa de lumină și absorbția sau o interferență filtru . Se numește fotometru, deoarece dispozitivul care este utilizat pentru izolarea lungimilor de undă într-o figură este filtrul, o cuvă este utilizată ca suport de probă și o fotocelulă sau o celulă fotovoltaică acționează ca un detector. Sursa de lumină utilizată în general este o lampă cu halogen din tungsten. Când tungstenul de tip filament este încălzit, acesta începe să emită radiații în regiunea vizibilă, iar aceste radiații acționează ca o sursă de lumină pentru instrument.

Un circuit de control al intensității este utilizat pentru a varia tensiunea de alimentare a lămpii cu filament de tungsten, prin variația tensiunii, lampa poate schimba intensitatea. Intensitatea trebuie menținută constantă pe durata experimentului. Filtrul poate fi un filtru de absorbție de bază, acest filtru absoarbe lumina unei anumite lungimi de undă și permite să treacă numai o anumită lungime de undă. Lumina permisă să treacă depinde în principal de culoarea materialului, de exemplu, roșul va permite radiațiilor din regiunea roșie să treacă și așa mai departe.

Selectivitatea acestor filtre este foarte scăzută, iar emisiile existente ale acestor filtre nu sunt extrem de monocromatice. Celălalt filtru utilizat este filtrul de interferență, iar detectoarele care pot fi utilizate în fotometrie cu fascicul unic pot fi celule fotovoltaice. Detectoarele dau citiri ale intensității luminii. Legea pătratului invers și legea cosinusului sunt cele două tipuri de legi utilizate pentru a produce măsurătorile fotometrice.

Funcționarea fotometrului cu un singur fascicul

Lumina de la sursă cade pe soluția plasată în cuvă. Aici se observă o parte a luminii observată și partea rămasă a luminii. Lumina transmisă cade pe detectoarele care produc fotocurent proporțional cu intensitatea luminii. Acest fotocurent intră în galvanometru unde sunt afișate citirile.

Instrumentul este acționat în pașii următori

• Inițial, detectorul este întunecat și galvanometrul este reglat mecanic la zero
• Acum, o soluție de referință păstrată în suportul probei
• Lumina este transmisă din soluție
• Intensitatea sursei de lumină este reglată prin utilizarea circuitului de control al intensității, astfel încât galvanometrul să arate 100% transmisie
• Odată ce calibrarea este efectuată, citirile pentru eșantionul standard (Q_s) și eșantion necunoscut (Q_la) sunt luate. Concentrația unei probe necunoscute se găsește folosind formula de mai jos.

Î_la= Î_s* Eu_Î/ Eu_S

Unde Q_laeste concentrația probei necunoscute, Q_seste concentrația probei de referință, I_Îeste lectura necunoscută și eu_Seste citirea de referință.

Instrumentatie de Fotometrie cu Flacara

Instrumentația de bază pentru fotometrie cu flacără este prezentată mai jos.

Instrumentatie de Fotometrie cu Flacara

În figură, arzătorul produce atomi excitați și soluția eșantionului este răspândită în combinație de combustibil și oxidant. Combustibilul și oxidanții sunt necesari pentru a produce flăcări, astfel încât proba să convertească atomii neutri și să fie excitați de energia termică. Temperatura flăcării trebuie să fie stabilă și, de asemenea, ideală. Dacă temperatura este ridicată, elementele din probă se transformă în ioni în loc de atomi neutri. Dacă temperatura este prea scăzută, atunci este posibil ca atomii să nu treacă în stare excitată, deci se folosește o combinație de combustibil și oxidanți.

Monocromaticul este necesar pentru a izola lumina într-o lungime de undă specifică de lumina rămasă a flăcării. Detectorul fotometric cu flacără este similar cu cel al spectrofotometrului, pentru a citi înregistrarea de pe detectoare sunt utilizate înregistratoare computerizate. Principalele dezavantaje ale fotometriei cu flacără sunt precizia scăzută, precizia scăzută și datorită temperaturii ridicate, interferențele ionice sunt mai mari.

Diferența dintre colorimetrie și fotometrie

Diferența dintre colorimetrie și fotometrie este prezentată în tabelul de mai jos

Cantități fotometrice

Cantitățile fotometrice sunt prezentate în tabelul de mai jos

Produse Fotometru

Unele dintre produsele fotometru sunt prezentate în tabelul de mai jos

Aplicații

Aplicațiile fotometriei sunt

• Produse chimice
• Solurile
• Agricultură
• Produse farmaceutice
• Sticlă și ceramică
• Materiale vegetale
• Apă
• Laboratoare Microbiologice
• Laboratoarele biologice

Întrebări frecvente

1). Ce este un test fotometric?

Testul fotometric este necesar pentru a măsura intensitatea și distribuția luminii.

2). Ce sunt cantitățile fotometrice?

Fluxul radiant, fluxul luminos, intensitatea și eficiența luminii și iluminarea sunt cantitățile fotometrice.

3). Ce este o analiză fotometrică?

Analiza fotometrică include măsurarea spectrului în regiunile vizibile, ultraviolete și infraroșii

4). Care este diferența dintre fotometrie și spectrofotometrie?

Spectrometrul este utilizat pentru a măsura concentrația soluției, în timp ce fotometria măsoară intensitatea luminii.

5). Care este intervalul fotometric?

Gama fotometrică este una dintre specificațiile instrumentelor fotometrice, în spectrofotometrele vizibile UV V-730 intervalul fotometric (aproximativ) este de -4 ~ 4 Abs.

În acest articol, prezentare generală a fotometriei , sunt discutate cantitățile fotometrice, instrumentele de fotometrie cu flacără, fotometrul cu un singur fascicul, spectrul electromagnetic și aplicațiile. Iată o întrebare pentru dvs. ce este spectrofotometria?