Co to jest fotometria: ilości fotometryczne i ich zastosowania

Fotometria została wynaleziona przez Dmitrija Łachinowa, a terminy używane w fotometrii to strumień promieniowania, strumień świetlny, światłość i wydajność świetlna oraz natężenie oświetlenia. Najważniejszą informacją, jaką otrzymujemy na temat ciała niebieskiego, jest ilość energii, która nazywana jest strumieniem. W postaci promieniowanie elektromagnetyczne nauka o strumieniu głównym z ciał niebieskich nazywa się fotometrią. Jest to skuteczny sposób przeprowadzania pomiaru jasności światła z obiektów astronomicznych i dlatego odgrywa kluczową rolę w charakteryzowaniu astrofizycznego celu. Krótkie wyjaśnienie fotometrii omówiono poniżej.

Co to jest fotometria?

Definicja: Fotometria służy do pomiaru ilości światła i jest to gałąź optyki, w której omawiamy natężenie emitowane przez źródło. Fotometria różnicowa i fotometria absolutna to dwa rodzaje fotometrii. Strumień promieniowania, strumień świetlny, natężenie i wydajność świetlna oraz natężenie oświetlenia to terminy używane w fotometrii. Strumień promieniowania definiuje się jako całkowitą ilość energii wypromieniowywanej przez źródło w ciągu sekundy i jest reprezentowany przez literę „R”.

Strumień świetlny jest definiowany jako całkowita ilość energii, jaka jest emitowana przez źródło w ciągu sekundy i jest reprezentowana przez symbol φ. Natężenie światła definiuje się jako całkowitą objętość strumienia świetlnego podzieloną przez 4Π. Skuteczność świetlną definiuje się jako stosunek strumienia świetlnego do strumienia promieniowania i przedstawia symbol „η”. Natężenie definiuje się jako stosunek strumienia świetlnego na jednostkę powierzchni i jest oznaczone literą „I” (I = Δφ / ΔA). Natężenie oświetlenia (E) to światło padające na powierzchnię ziemi.

Fotometr i widmo elektromagnetyczne

Fotometr jest eksperymentem, który służy do porównania natężenia oświetlenia z dwóch źródeł na ekranie. Rozważmy realistyczny przykład zrozumienia fotometru.

Natężenie światła z dwóch źródeł na ekranie

Na rysunku znajduje się ława optyczna, w której dwa źródła A i B umieszczone są po dwóch stronach ekranu „S”, a na dwóch końcach ekranu umieszczono dwie tablice. Na lewym kredensie wycięcie na okrągło, a na prawej komorze wycięcie w kształcie pierścienia. Po włączeniu źródła „A” na ekranie uzyskuje się okrężną ścieżkę dzięki światłu przechodzącemu przez okrągłe cięcie. Podobnie, gdy źródło „B” jest włączone, można zobaczyć światło przechodzące przez obszar pierścieniowy, a na ekranie uzyskuje się obszar pierścieniowy.

Kiedy oba źródła są włączone, możesz zobaczyć, że oba pola są podświetlone jednocześnie i możesz zobaczyć różne natężenie oświetlenia dwóch pasków. Kiedy źródło „A” zbliży się do ekranu, zobaczysz, że okrągły obszar staje się jaśniejszy lub możesz zobaczyć, że natężenie oświetlenia źródła „A” na ekranie wzrasta. Podobnie, gdy źródło „B” zbliży się do ekranu, zobaczysz, że natężenie oświetlenia plamki w kształcie pierścienia staje się większe z powodu mniejszej odległości.

Teraz źródła są dostosowane w taki sposób, że nie ma różnicy między tymi dwoma źródłami. Natężenie oświetlenia ekranu spowodowane dwoma źródłami jest takie samo lub równe. Kiedy oświetlenie ze względu na źródła na ekranie się wyrówna, możemy użyć

L₁/ r₁^dwa= L_dwa/ r_dwa^dwa

Gdzie L.₁i ja_dwasą natężeniem oświetlenia dwóch źródeł ir₁^dwa& r_dwa^dwato oddzielenie źródeł od ekranu. Powyższe równanie nazywa się zasadą fotometrii.

Widmo elektromagnetyczne składa się z siedmiu obszarów, które są widmem widzialnym, widmem podczerwonym, falami radiowymi, mikrofalami, widmem ultrafioletowym, promieniami rentgenowskimi i promieniami gamma. Najdłuższe są fale radiowe długość fali i najniższej częstotliwości, kiedy fale radiowe przesuwają się od lewej do prawej, długość fali wzrasta, częstotliwość rośnie, a energia maleje. Fale radiowe, mikrofale i fale podczerwone to fale elektromagnetyczne o niskiej energii. Promienie ultrafioletowe, rentgenowskie i gamma to fale elektromagnetyczne o wysokiej energii. Poniżej przedstawiono widmo elektromagnetyczne.

Widmo elektromagnetyczne dla fotometrii

Fotometria jest brana pod uwagę tylko z widzialną częścią widma, od około 380 do 780 nanometrów. W astronomii obserwacyjnej fotometria ma fundamentalne znaczenie i jest ważną techniką.

Fotometr z pojedynczą wiązką

Fotometr z pojedynczą wiązką działa zgodnie z „PRAWEM LAMBERTA” w celu określenia stężenia nieznanych próbek. Absorpcja światła przez próbkę odniesienia i nieznaną próbkę służy do określenia wartości nieznanej. Budowę przyrządu fotometrycznego z pojedynczą wiązką przedstawiono na poniższym rysunku.

Fotometr z pojedynczą wiązką

Podstawowymi elementami fotometru z pojedynczą wiązką są źródło światła oraz absorpcja lub interferencja filtr . Nazywa się to fotometrem, ponieważ urządzeniem używanym do izolowania długości fal na rysunku jest filtr, kuweta jest używana jako uchwyt próbki, a fotokomórka lub ogniwo fotowoltaiczne działają jako detektor. Najczęściej stosowanym źródłem światła jest wolframowa lampa halogenowa. Gdy żarnikowaty wolfram jest podgrzewany, zaczyna emitować promieniowanie w obszarze widzialnym, które działa jako źródło światła dla instrumentu.

Obwód regulacji natężenia służy do zmiany napięcia zasilania lampy z żarnikiem wolframowym, zmieniając napięcie, lampa może zmieniać natężenie. Intensywność należy utrzymywać na stałym poziomie przez cały czas trwania eksperymentu. Filtr może być podstawowym filtrem absorpcyjnym, ten filtr pochłania światło o określonej długości fali i przepuszcza przez niego tylko określoną długość fali. Przepuszczane światło zależy głównie od koloru materiału, na przykład czerwony pozwoli przejść promieniowanie w czerwonym obszarze i tak dalej.

Selektywność tych filtrów jest bardzo niska, a emisja istniejących filtrów nie jest wysoce monochromatyczna. Drugim stosowanym filtrem jest filtr interferencyjny, a detektorami, które można zastosować w fotometrii pojedynczej wiązki, mogą być ogniwa fotowoltaiczne. Detektory podają odczyty natężenia światła. Prawo odwrotnych kwadratów i prawo cosinusa to dwa rodzaje praw używanych do wykonywania pomiarów fotometrycznych.

Działanie fotometru jednowiązkowego

Światło ze źródła pada na roztwór umieszczony w kuwecie. Tutaj część obserwowanego światła, a pozostała część światła jest przepuszczana. Przepuszczane światło pada na detektory, które wytwarzają fotoprąd proporcjonalny do natężenia światła. Ten fotoprąd wchodzi do galwanometru, gdzie wyświetlane są odczyty.

Instrument obsługuje się w następujących krokach

• Początkowo detektor jest zaciemniony, a galwanometr jest ustawiany mechanicznie na zero
• Teraz roztwór wzorcowy przechowywany w pojemniku na próbki
• Światło jest przepuszczane z roztworu
• Intensywność źródła światła jest regulowana za pomocą obwodu kontroli natężenia, tak aby galwanometr wykazywał 100% przepuszczalności
• Po zakończeniu kalibracji odczyty dla próbki standardowej (Q_s) i nieznana próbka (Q_do) są zajęte. Stężenie nieznanej próbki jest określane za pomocą poniższego wzoru.

Q_do= Q_s*JA_Q/JA_S

Gdzie Q_dojest stężeniem nieznanej próbki, Q_sjest stężeniem próbki odniesienia, I_Qjest nieznanym odczytaniem i ja_Sjest odczytem odniesienia.

Oprzyrządowanie do fotometrii płomieniowej

Poniżej przedstawiono podstawowe oprzyrządowanie do fotometrii płomieniowej.

Oprzyrządowanie do fotometrii płomieniowej

Na rysunku palnik wytwarza wzbudzone atomy, a roztwór próbki jest rozprowadzany na połączenie paliwa i utleniacza. Paliwo i utleniacze są potrzebne do wytworzenia płomienia, tak że próbka przekształca atomy obojętne i zostaje wzbudzona przez energię cieplną. Temperatura płomienia powinna być stabilna, a także idealna. Jeśli temperatura jest wysoka, pierwiastki w próbce zamieniają się w jony zamiast neutralnych atomów. Jeśli temperatura jest zbyt niska, atomy mogą nie przejść do stanu wzbudzonego, więc używana jest kombinacja paliwa i utleniaczy.

Monochromatyczny jest potrzebny do odizolowania światła o określonej długości fali od pozostałego światła płomienia. Detektor płomieniowo-fotometryczny jest podobny do tego ze spektrofotometru, do odczytu zapisu z detektorów wykorzystywane są rejestratory komputerowe. Głównymi wadami fotometrii płomieniowej są: niska precyzja, niska dokładność, a ze względu na wysoką temperaturę więcej jest zakłóceń jonowych.

Różnica między kolorymetrią a fotometrią

Różnicę między kolorymetrią a fotometrią przedstawiono w poniższej tabeli

Ilości fotometryczne

Wielkości fotometryczne przedstawiono w poniższej tabeli

Produkty fotometryczne

W poniższej tabeli przedstawiono niektóre produkty fotometryczne

Aplikacje

Zastosowania fotometrii są

• Środki chemiczne
• Gleby
• Rolnictwo
• Farmaceutyki
• Szkło i ceramika
• Materiały roślinne
• woda
• Laboratoria mikrobiologiczne
• Laboratoria biologiczne

FAQ's

1). Co to jest test fotometryczny?

Do pomiaru natężenia i rozkładu światła wymagane jest badanie fotometryczne.

2). Jakie są wielkości fotometryczne?

Strumień promieniowania, strumień świetlny, natężenie i wydajność świetlna oraz natężenie oświetlenia to wielkości fotometryczne.

3). Co to jest analiza fotometryczna?

Analiza fotometryczna obejmuje pomiary widma w zakresie widzialnym, ultrafioletowym i podczerwonym

4). Jaka jest różnica między fotometrią a spektrofotometrią?

Spektrometr służy do pomiaru stężenia roztworu, podczas gdy fotometria mierzy natężenie światła.

5). Jaki jest zakres fotometryczny?

Zakres fotometryczny jest jedną ze specyfikacji w przyrządach fotometrycznych, w spektrofotometrach V-730 widzialnych w świetle UV zakres fotometryczny (w przybliżeniu) wynosi -4 ~ 4 Abs.

W tym artykule przegląd fotometrii , wielkości fotometryczne, oprzyrządowanie do fotometrii płomieniowej, fotometr z pojedynczą wiązką, widmo elektromagnetyczne i zastosowania. Oto pytanie do Ciebie, czym jest spektrofotometria?