Co je fotometrie: fotometrické veličiny a její aplikace

Fotometrii vynalezl Dmitrij Lachinov a termíny používané ve fotometrii jsou zářivý tok, světelný tok, intenzita a účinnost světla a osvětlení. Nejdůležitější informace, kterou o nebeském objektu dostáváme, je množství energie, které se říká tok. Ve formě elektromagnetické záření , věda o velkém toku z nebeských objektů se nazývá fotometrie. Jedná se o efektivní způsob, jak provádět měření jasu světla z astronomických objektů, a proto hraje klíčovou roli při charakterizaci astrofyzikálního cíle. Stručné vysvětlení fotometrie je popsáno níže.

Co je fotometrie?

Definice: Fotometrie se používá k měření množství světla a je to odvětví optiky, ve kterém diskutujeme o intenzitě vyzařované zdrojem. Diferenciální fotometrie a absolutní fotometrie jsou dva typy fotometrie. Zářivý tok, světelný tok, světelná intenzita a účinnost a intenzita osvětlení jsou termíny používané ve fotometrii. Sálavý tok je definován jako celkový počet energie vyzařované zdrojem za sekundu a je reprezentován písmenem „R“.

Světelný tok je definován jako celkový počet energie emitované zdrojem za sekundu a je reprezentován symbolem φ. Světelná intenzita je definována jako celkový objem světelného toku dělený 4Π. Světelná účinnost je definována jako poměr světelného toku k sálavému toku a je reprezentována symbolem „η“. Intenzita je definována jako poměr světelného toku na jednotku plochy a je označena písmenem „I“ (I = Δφ / ΔA). Osvětlení (E) je světlo dopadající na povrch Země.

Fotometr a elektromagnetické spektrum

Fotometr je experiment, který se používá k porovnání intenzity osvětlení dvou zdrojů na obrazovce. Podívejme se na realistický příklad k pochopení fotometru.

Osvětlení dvou zdrojů na obrazovce

Na obrázku je optická lavička, kde jsou dva zdroje A a B umístěné na dvou stranách obrazovky „S“ a dvě desky umístěny na obou koncích obrazovky. Na levé příborníku je kruhový řez a na pravé příborníku je kruhový tvar. Když je zapnut zdroj „A“, získá se na obrazovce kruhová dráha v důsledku světla procházejícího kruhovým řezem. Podobně, když je zapnutý zdroj „B“, můžete vidět světlo procházející prstencovou oblastí a na obrazovce se získá prstencová záplata.

Když jsou oba zdroje zapnuté, můžete vidět, že obě patche jsou osvětleny současně a můžete vidět různou intenzitu dvou patche. Když se zdroj „A“ přiblíží k obrazovce, uvidíte, že kruhová oblast bude jasnější, nebo uvidíte, že se intenzita zdroje „A“ na obrazovce zvýší. Podobně, když se zdroj „B“ přiblíží k obrazovce, uvidíte, že intenzita náplasti ve tvaru prstence se zvyšuje kvůli menší vzdálenosti.

Nyní jsou zdroje upraveny takovým způsobem, že mezi těmito dvěma zdroji není žádný rozdíl. Osvětlení na obrazovce je díky dvěma zdrojům stejné nebo stejné. Když se osvětlení způsobené zdroji na obrazovce vyrovná, můžeme použít

L₁/ r₁^dva= L_dva/ r_dva^dva

Kde L₁a L._dvajsou intenzita osvětlení dvou zdrojů ar₁^dva& r_dva^dvajsou oddělení zdrojů od obrazovky. Výše uvedená rovnice se nazývá princip fotometrie.

Elektromagnetické spektrum se skládá ze sedmi oblastí, kterými jsou viditelné spektrum, infračervené spektrum, rádiové vlny, mikrovlny, ultrafialové spektrum, rentgenové záření a paprsky gama. Rádiové vlny mají nejdelší vlnová délka a nejnižší frekvence, když se rádiové vlny pohybují zleva doprava, se zvyšuje vlnová délka, zvyšuje se frekvence a energie klesá. Rádiové vlny, mikrovlnné a infračervené vlny jsou elektromagnetické vlny s nízkou energií. Ultrafialové záření, paprsky x a paprsky gama jsou elektromagnetické vlny s vysokou energií. Elektromagnetické spektrum je uvedeno níže.

Elektromagnetické spektrum pro fotometrii

Fotometrie se uvažuje pouze s viditelnou částí spektra, od přibližně 380 do 780 nanometrů. V observační astronomii je fotometrie zásadní a je to důležitá technika.

Jednopaprskový fotometr

Jednopaprskový fotometr sleduje „LAMBERT LAW“ pro stanovení koncentrace neznámých vzorků. K získání hodnoty neznámého se použije absorpce světla referenčním a neznámým vzorkem. Konstrukce fotometru s jedním paprskem je znázorněna na následujícím obrázku.

Jednopaprskový fotometr

Základní součásti fotometru s jedním paprskem jsou světelný zdroj a absorpce nebo interference filtr . Nazývá se fotometr, protože zařízení, které se používá k izolaci vlnových délek na obrázku, je filtr, kyveta se používá jako držák vzorku a fotobuňka nebo fotovoltaický článek slouží jako detektor. Obvykle používaným zdrojem světla je halogenová žárovka s wolframem. Když se wolfram podobný vláknu zahřeje, začne vyzařovat záření ve viditelné oblasti a tato záření působí jako zdroj světla pro nástroj.

Obvod řízení intenzity se používá ke změně napájecího napětí do wolframové žárovky, změnou napětí může lampa měnit intenzitu. Intenzita by měla být po celou dobu experimentu udržována konstantní. Filtr může být základní absorpční filtr, tento filtr pohlcuje světlo určité vlnové délky a umožňuje průchod pouze určité vlnové délky. Světlo, které může projít, závisí hlavně na barvě materiálu, například červená umožní průchod záření v červené oblasti atd.

Selektivita těchto filtrů je velmi nízká a emise stávajících těchto filtrů nejsou vysoce monochromatické. Druhým použitým filtrem je interferenční filtr a detektory, které lze použít v jednopaprskové fotometrii, mohou být fotovoltaické články. Detektory dávají údaje o intenzitě světla. Zákon inverzního čtverce a zákon kosinu jsou dva typy zákonů používaných k výrobě fotometrických měření.

Práce s jednopaprskovým fotometrem

Světlo ze zdroje dopadá na roztok umístěný v kyvetě. Zde je pozorována část světla a zbývající část světla je přenášena. Procházející světlo dopadá na detektory, které produkují fotoproud úměrný intenzitě světla. Tento fotoproud vstupuje do galvanometru, kde jsou zobrazeny naměřené hodnoty.

Obsluha přístroje probíhá v následujících krocích

• Zpočátku je detektor ztmaven a galvanometr je mechanicky nastaven na nulu
• Nyní je referenční roztok uchováván v držáku vzorku
• Světlo je přenášeno z roztoku
• Intenzita světelného zdroje se nastavuje pomocí obvodu řízení intenzity tak, aby galvanometr vykazoval 100% propustnost
• Po dokončení kalibrace budou odečty standardního vzorku (Q_s) a neznámý vzorek (Q_na) jsou převzaty. Koncentrace neznámého vzorku se zjistí pomocí níže uvedeného vzorce.

Q_na= Q_s* Já_Q/ Já_S

Kde Q_naje koncentrace neznámého vzorku, Q_sje koncentrace referenčního vzorku, I_Qje neznámé čtení a já_Sje referenční hodnota.

Přístroje pro fotometrii plamenem

Základní přístroj pro plamenovou fotometrii je uveden níže.

Přístroje pro fotometrii plamenem

Na obrázku hořák produkuje excitované atomy a roztok vzorku se šíří do kombinace paliva a oxidačního činidla. Palivo a oxidanty jsou potřebné k výrobě plamene, takže vzorek přeměňuje neutrální atomy a vzrušuje je tepelnou energií. Teplota plamene by měla být stabilní a také ideální. Pokud je teplota vysoká, prvky ve vzorku se místo neutrálních atomů převádějí na ionty. Pokud je teplota příliš nízká, nemusí atomy přejít do vzrušeného stavu, proto se používá kombinace paliva a oxidantů.

Monochromatický je potřebný k izolaci světla ve specifické vlnové délce od zbývajícího světla plamene. Plamenový fotometrický detektor je podobný jako u spektrofotometru, pro čtení záznamu z detektorů se používají počítačové zapisovače. Hlavní nevýhody plamenové fotometrie jsou přesnost nízká, přesnost nízká & vzhledem k vysoké teplotě jsou iontové interference více.

Rozdíl mezi kolorimetrií a fotometrií

Rozdíl mezi kolorimetrií a fotometrií je uveden v následující tabulce

Fotometrické veličiny

Fotometrické veličiny jsou uvedeny v následující tabulce

Výrobky fotometru

Některé z fotometrických produktů jsou uvedeny v následující tabulce

Aplikace

Aplikace fotometrie jsou

• Chemikálie
• Půdy
• Zemědělství
• Léčiva
• Sklo a keramika
• Rostlinné materiály
• Voda
• Mikrobiologické laboratoře
• Biologické laboratoře

Časté dotazy

1). Co je to fotometrický test?

K měření intenzity a distribuce světla je vyžadován fotometrický test.

2). Co jsou to fotometrické veličiny?

Sálavý tok, světelný tok, světelná intenzita a účinnost a osvětlení jsou fotometrické veličiny.

3). Co je to fotometrická analýza?

Analýza fotometrické zahrnuje měření spektra ve viditelné, ultrafialové a infračervené oblasti

4). Jaký je rozdíl mezi fotometrií a spektrofotometrií?

Spektrometr se používá k měření koncentrace roztoku, zatímco fotometrie měří intenzitu světla.

5). Jaký je fotometrický rozsah?

Fotometrický rozsah je jednou ze specifikací fotometrických přístrojů, u UV-viditelných spektrofotometrů V-730 je fotometrický rozsah (přibližně) -4 ~ 4 Abs.

V tomto článku přehled fotometrie jsou diskutovány fotometrické veličiny, plamenová fotometrická aparatura, jednopaprskový fotometr, elektromagnetické spektrum a aplikace. Zde je otázka, co je to spektrofotometrie?