La fotometria és inventada per Dmitry Lachinov i els termes utilitzats en fotometria són flux radiant, flux lluminós, intensitat i eficiència lluminosa i il·luminació. La informació més important que rebem sobre l’objecte celest és la quantitat d’energia, que s’anomena flux. En la forma de radiacions electromagnètiques , la ciència del flux major d’objectes celestes s’anomena fotometria. Aquesta és una manera eficient de dur a terme la mesura de la brillantor de la llum d’objectes astronòmics i, per tant, juga un paper clau en la caracterització d’un objectiu astrofísic. A continuació es parla de la breu explicació de la fotometria.
Què és la fotometria?
Definició: La fotometria s’utilitza per mesurar la quantitat de llum, i és la branca de l’òptica en què discutim la intensitat emesa per una font. La fotometria diferencial i la fotometria absoluta són els dos tipus de fotometria. El flux radiant, el flux lluminós, la intensitat i l’eficiència lluminoses i la il·luminació són els termes que s’utilitzen en fotomètrica. El flux radiant es defineix com el nombre total d’energia que és irradiada per una font per segon i es representa amb una lletra ‘R’.
El flux lluminós es defineix com el nombre total d’energia que emet una font per segon i es representa amb un símbol φ. La intensitat lluminosa es defineix com un volum total de flux lluminós dividit per 4Π. L’eficiència lluminosa es defineix com una relació entre el flux lluminós i el flux radiant i es representa amb un símbol ‘η’. La intensitat es defineix com una proporció de flux lluminós per unitat d’àrea i es denota amb una lletra ‘I’ (I = Δφ / ΔA). La il·luminació (E) és la llum que cau sobre la superfície de la terra.
Fotòmetre i espectre electromagnètic
El fotòmetre és un experiment configurat per comparar la il·luminació de les dues fonts d’una pantalla. Considerem un exemple realista per entendre el fotòmetre.
Il·luminació de dues fonts en una pantalla
A la figura, hi ha un banc òptic, on es col·loquen dues fonts A i B situades als dos costats de la pantalla ‘S’ i dos taulers als dos extrems de la pantalla. A l’aparador esquerre hi ha un tall circular i al aparador dret hi ha un tall en forma d’anell. Quan s’activa una font ‘A’, s’obté un camí circular en una pantalla a causa de la llum que passa pel tall circular. De la mateixa manera, quan s’activa la font ‘B’, es pot veure la llum que passa per la regió anular i s’obté el pegat de l’anell a la pantalla.
Quan les dues fonts estan activades, podeu veure que tots dos pegats s’il·luminen simultàniament i podeu veure la diferent il·luminació de dos pegats. Quan una font 'A' s'aproximi a la pantalla, veureu que el pegat circular es torna més brillant o podeu veure que la il·luminació de la font 'A' a la pantalla augmenta. De la mateixa manera, quan una font 'B' s'aproxima a la pantalla, veureu que la il·luminació del pegat en forma d'anell es fa més a causa de la menor distància.
Ara les fonts s’ajusten de manera que no hi hagi diferència entre aquestes dues fonts. La il·luminació de la pantalla a causa de les dues fonts és igual o igual. Quan la il·luminació deguda a les fonts de la pantalla sigui igual, la podem utilitzar
L1/ r12= L2/ r22
On L1i L2són la intensitat d’il·luminació de dues fonts i r12& r22són la separació de les fonts de la pantalla. L’equació anterior s’anomena principi de la fotometria.
L'espectre electromagnètic consta de set regions que són un espectre visible, espectre d'infrarojos, ones de ràdio, microones, espectre ultraviolat, raigs X i raigs gamma. Les ones de ràdio són les més llargues longitud d'ona i la freqüència més baixa quan les ones de ràdio es mouen d’esquerra a dreta, augmenta la longitud d’ona, augmenta la freqüència i disminueix l’energia. Les ones de ràdio, les microones i les ones infraroges són les ones electromagnètiques de baixa energia. Els ultraviolats, els raigs X i els raigs gamma són les ones electromagnètiques d’alta energia. A continuació es mostra l’espectre electromagnètic.
Espectre electromagnètic per a la fotometria
La fotometria només es considera amb la part visible de l’espectre, d’uns 380 a 780 nanòmetres. En astronomia observacional, la fotometria és fonamental i és una tècnica important.
Fotòmetre de feix únic
El fotòmetre de feix simple segueix la 'LLEI DE LAMBERT' per determinar la concentració de les mostres desconegudes. L’absorció de llum per una mostra de referència i una mostra desconeguda s’utilitza per obtenir el valor de la incògnita. La construcció de l'instrument de fotòmetre de feix únic es mostra a la figura següent.
Instrument de fotòmetre de feix simple
Els components bàsics d’un fotòmetre de feix únic són la font de llum i l’absorció o una interferència filtre . Es diu fotòmetre perquè el dispositiu que s’utilitza per aïllar les longituds d’ona d’una figura és el filtre, s’utilitza una cubeta com a portamostres i una fotocèl·lula o cèl·lula fotovoltaica fa de detector. La font de llum que s’utilitza generalment és una làmpada halògena de tungstè. Quan s’escalfa el tungstè en forma de filament, comença a emetre radiacions a la regió visible i aquestes radiacions actuen com a font de llum per a l’instrument.
S’utilitza un circuit de control d’intensitat per variar l’alimentació de tensió a la làmpada de filament de tungstè, variant la tensió, la làmpada pot canviar la intensitat. La intensitat s’ha de mantenir constant durant la durada de l’experiment. El filtre pot ser un filtre d’absorció bàsic, aquest filtre absorbeix la llum d’una determinada longitud d’ona i permet que només passi una longitud d’ona determinada a través d’ell. La llum que es deixa dependre principalment del color del material, per exemple, el vermell permetrà passar les radiacions de la regió vermella, etc.
La selectivitat d’aquests filtres és molt baixa i l’emissió dels filtres existents no és molt monocromàtica. L’altre filtre que s’utilitza és el filtre d’interferències i els detectors que es poden utilitzar en fotometria d’un sol feix poden ser cèl·lules fotovoltaiques. Els detectors donen lectures de la intensitat de la llum. La llei del quadrat invers i la del cosinus són els dos tipus de lleis que s’utilitzen per produir les mesures fotomètriques.
Funcionament del fotòmetre de feix simple
La llum de la font cau sobre la solució col·locada a la cubeta. Aquí es transmet una part de llum observada i la part restant de la llum. La llum transmesa cau sobre els detectors que produeixen fotocorrent proporcional a la intensitat de la llum. Aquesta fotocorrent entra al galvanòmetre on es mostren les lectures.
L'instrument funciona en els passos següents
- Inicialment, el detector s’enfosqueix i el galvanòmetre s’ajusta mecànicament a zero
- Ara hi ha una solució de referència guardada al portamostres
- La llum es transmet des de la solució
- La intensitat de la font de llum s’ajusta mitjançant el circuit de control d’intensitat, de manera que el galvanòmetre mostra una transmissió del 100%
- Un cop fet el calibratge, les lectures de la mostra estàndard (Qs) i mostra desconeguda (Qa) es prenen. La concentració d’una mostra desconeguda es troba mitjançant la fórmula següent.
Qa= Qs* JoQ/ JoS
On Qaés la concentració de la mostra desconeguda, Qsés la concentració de la mostra de referència, IQés la lectura desconeguda i joSés la lectura de referència.
Instrumentació de Fotometria de Flama
A continuació es mostra la instrumentació bàsica de fotometria de flama.
Instrumentació de Fotometria de Flama
A la figura, el cremador produeix àtoms excitats i la solució de la mostra s’estén a la combinació de combustible i oxidant. El combustible i els oxidants són necessaris per produir flama, de manera que la mostra converteixi els àtoms neutres i s’exciti per l’energia calorífica. La temperatura de la flama ha de ser estable i també ideal. Si la temperatura és alta, els elements de la mostra es converteixen en ions en lloc d’àtoms neutres. Si la temperatura és massa baixa, és possible que els àtoms no passin a estat excitat, de manera que s’utilitza una combinació de combustible i oxidants.
El monocromàtic és necessari per aïllar la llum en una longitud d’ona específica d’una llum restant de la flama. El detector fotomètric de flama és similar al de l’espectrofotòmetre, per llegir la gravació dels detectors s’utilitzen gravadors informatitzats. Els principals desavantatges de la fotometria de flama són que la precisió és baixa, la precisió és baixa i, a causa de l’alta temperatura, les interferències iòniques són més elevades.
Diferència entre la colorimetria i la fotometria
La diferència entre colorimetria i fotometria es mostra a la taula següent
S.NO | Colorimetria | Fotometria |
1 | És un tipus d’instrument que s’utilitza per mesurar la intensitat lluminosa de les llums | S'utilitza per mesurar la brillantor de les estrelles, l'asteroide i qualsevol altre cos celeste |
2 | Louis Jules Duboseq va inventar aquest colorímetre el 1870 | Dmitry Lachinov va inventar la fotometria |
3 | El principal desavantatge és que a les regions UV i IR no funciona | El principal desavantatge d’aquesta fotometria és que és difícil d’obtenir |
4 | Avantatges: no és car, és fàcil de transportar i transporta fàcilment | Avantatges: senzill i econòmic |
Quantitats fotomètriques
Les quantitats fotomètriques es mostren a la taula següent
S.NO | Quantitat fotomètrica | Símbol | Unitat |
1 | Flux lluminós | El símbol del flux lluminós és Φ | Lumen |
2 | Intensitat lluminosa | La intensitat lluminosa està representada per I | Candela (cd) |
3 | Lluminositat | La lluminositat està representada per L | Cd / m2 |
4 | Il·luminació i emissió lluminosa | La il·luminació i la lluminositat estan representades per E | Lux (lx) |
5 | Exposició lluminosa | L’exposició lluminosa està representada per H | Lux Second (lx.s) |
6 | Eficiència lluminosa | El símbol de l’eficiència lluminosa és η | Lumen per watt |
7 | Energia lluminosa | El símbol de l’energia lluminosa és Q | Lumen segon |
Productes Fotòmetre
Alguns dels productes del fotòmetre es mostren a la taula següent
S.NO | Productes Fotòmetre | Marca | Model | Cost |
1 | Fotòmetre clínic de flama amb pantalla led sistònica | Sistònic | S-932 | 30.000 rupies / - |
2 | Mesurador de flama de doble canal radical | radical | RS-392 | 52.350 rupies |
3 | Fotòmetre de flama METZER | METZER | METZ-779 | 19.500 rupies / - |
4 | Fotòmetre de flama NSLI INDIA | NSLI ÍNDIA | FLAMA 01 | 18.500 rupies / - |
5 | Fotòmetre de flama Chemilini | Chemilini | CL-410 | 44.000 rupies / - |
Aplicacions
Les aplicacions de la fotometria són
- Productes químics
- Sòls
- Agricultura
- Productes farmacèutics
- Vidre i ceràmica
- Materials vegetals
- Aigua
- Laboratoris Microbiològics
- Laboratoris Biològics
Preguntes freqüents
1). Què és una prova fotomètrica?
La prova fotomètrica és necessària per mesurar la intensitat i la distribució de la llum.
2). Què són les quantitats fotomètriques?
El flux radiant, el flux lluminós, la intensitat i l'eficiència lluminoses i la il·luminació són les magnituds fotomètriques.
3). Què és una anàlisi fotomètrica?
L'anàlisi de la fotometria inclou la mesura de l'espectre en regions visibles, ultraviolades i infraroges
4). Quina diferència hi ha entre fotometria i espectrofotometria?
L’espectròmetre s’utilitza per mesurar la concentració de solució mentre que la fotometria mesura la intensitat de la llum.
5). Quin és el rang fotomètric?
El rang fotomètric és una de les especificacions dels instruments del fotòmetre, en els espectrofotòmetres visibles amb UV V-730 el rang fotomètric (aprox.) És de -4 ~ 4 Abs.
En aquest article, el visió general de la fotometria , es parla de quantitats fotomètriques, instrumentació de fotometria de flama, fotòmetre de feix únic, espectre electromagnètic i aplicacions. Aquí teniu una pregunta sobre què és l'espectrofotometria?
