Čo je fotometria: fotometrické veličiny a ich aplikácie

Fotometriu vynašiel Dmitrij Lachinov a termíny používané vo fotometrii sú žiarivý tok, svetelný tok, svetelná intenzita a účinnosť a intenzita osvetlenia. Najdôležitejšou informáciou, ktorú o nebeskom objekte prijímame, je množstvo energie, ktoré sa nazýva tok. Vo forme elektromagnetické žiarenie , veda o veľkom toku z nebeských objektov sa nazýva fotometria. Jedná sa o efektívny spôsob vykonávania merania jasu svetla z astronomických objektov, a preto hrá kľúčovú úlohu pri charakterizácii astrofyzikálneho cieľa. Stručné vysvetlenie fotometrie je uvedené nižšie.

Čo je to fotometria?

Definícia: Fotometria sa používa na meranie množstva svetla a je to oblasť optiky, v ktorej diskutujeme o intenzite vyžarovanej zdrojom. Diferenciálna fotometria a absolútna fotometria sú dva typy fotometrie. Svetelný tok, svetelný tok, svetelná intenzita a účinnosť a intenzita osvetlenia sú výrazy používané vo fotometrii. Sálavý tok je definovaný ako celkový počet energie, ktorá je vyžarovaná zdrojom za sekundu, a je reprezentovaný písmenom „R“.

Svetelný tok je definovaný ako celkový počet energie emitovanej zdrojom za sekundu a je reprezentovaný symbolom φ. Svietivosť je definovaná ako celkový objem svetelného toku vydelený 4Π. Svetelná účinnosť je definovaná ako pomer svetelného toku k sálavému toku a je vyjadrená symbolom „η“. Intenzita je definovaná ako pomer svetelného toku na jednotku plochy a je označená písmenom „I“ (I = Δφ / ΔA). Osvetlenie (E) je svetlo dopadajúce na povrch Zeme.

Fotometer a elektromagnetické spektrum

Fotometer je experiment, ktorý slúži na porovnanie osvetlenia týchto dvoch zdrojov na obrazovke. Pozrime sa na realistický príklad na pochopenie fotometra.

Osvetlenie dvoch zdrojov na obrazovke

Na obrázku je optická lavica, kde sú dva zdroje A a B umiestnené na dvoch stranách obrazovky „S“ a dve dosky umiestnené na dvoch koncoch obrazovky. Na ľavom príborníku je kruhový výrez a na pravom príborníku výrez v tvare krúžku. Keď je zapnutý zdroj „A“, na obrazovke sa získa kruhová dráha v dôsledku svetla prechádzajúceho kruhovým výrezom. Podobne, keď je zapnutý zdroj „B“, môžete vidieť svetlo prechádzajúce cez prstencovú oblasť a na obrazovke sa získa krúžková škvrna.

Keď sú oba zdroje zapnuté, vidíte, že sú obidve záplaty osvetlené súčasne a môžete vidieť rozdielnu osvetlenosť dvoch záplat. Keď sa zdroj „A“ priblíži k obrazovke, uvidíte, že kruhová škvrna bude jasnejšia, alebo uvidíte, že sa zvyšuje intenzita osvetlenia zdroja „A“ na obrazovke. Podobne, keď sa zdroj „B“ priblíži k obrazovke, uvidíte, že intenzita náplasti v tvare krúžku sa stáva viac kvôli menšej vzdialenosti.

Teraz sú zdroje upravené tak, aby medzi týmito dvoma zdrojmi nebol rozdiel. Intenzita osvetlenia na obrazovke je v dôsledku obidvoch zdrojov rovnaká alebo rovnaká. Keď sa osvetlenie spôsobené zdrojmi na obrazovke vyrovná, môžeme použiť

Ľ₁/ r₁^dva= L_dva/ r_dva^dva

Kde L₁a L_dvasú intenzita osvetlenia dvoch zdrojov a r₁^dva& r_dva^dvasú oddelenie zdrojov od obrazovky. Vyššie uvedená rovnica sa nazýva princíp fotometrie.

Elektromagnetické spektrum sa skladá zo siedmich oblastí, ktorými sú viditeľné spektrum, infračervené spektrum, rádiové vlny, mikrovlny, ultrafialové spektrum, röntgenové lúče a gama lúče. Najdlhšie majú rádiové vlny vlnová dĺžka a najnižšia frekvencia, keď sa rádiové vlny pohybujú zľava doprava, sa zvyšuje vlnová dĺžka, zvyšuje sa frekvencia a energia sa bude znižovať. Rádiové vlny, mikrovlnky a infračervené vlny sú nízkoenergetické elektromagnetické vlny. Ultrafialové, röntgenové a gama lúče sú vysokoenergetické elektromagnetické vlny. Elektromagnetické spektrum je zobrazené nižšie.

Elektromagnetické spektrum pre fotometriu

O fotometrii sa uvažuje iba s viditeľnou časťou spektra, od približne 380 do 780 nanometrov. V pozorovacej astronómii je fotometria zásadná a je to dôležitá technika.

Jednopaprskový fotometer

Jedno lúčový fotometer sleduje „LAMBERTOVE PRÁVO“ na stanovenie koncentrácie neznámych vzoriek. Na získanie hodnoty neznámej sa použije absorpcia svetla referenčnou vzorkou a neznámou vzorkou. Konštrukcia prístroja s jedným lúčom fotometra je znázornená na nasledujúcom obrázku.

Prístroj s jedným lúčom fotometra

Základné komponenty fotometra s jedným lúčom sú svetelný zdroj a absorpcia alebo interferencia filter . Nazýva sa to fotometer, pretože zariadením, ktoré sa používa na izoláciu vlnových dĺžok v obrazci, je filter, kyveta sa používa ako držiak vzorky a fotobunka alebo fotovoltaický článok slúži ako detektor. Všeobecne sa ako zdroj svetla používa volfrámová halogénová žiarovka. Keď sa volfrám podobný vláknu zahreje, začne emitovať žiarenie vo viditeľnej oblasti a tieto žiarenia pôsobia ako zdroj svetla pre prístroj.

Obvod riadenia intenzity sa používa na zmenu napájacieho napätia žiarovky s volfrámovým vláknom. Zmenou napätia môže žiarovka meniť intenzitu. Intenzita by sa mala počas experimentu udržiavať konštantná. Filter môže byť základný absorpčný filter, ktorý absorbuje svetlo s určitou vlnovou dĺžkou a umožňuje cez ňu prechádzať iba určitú vlnovú dĺžku. Svetlo, ktoré má umožniť prechod, závisí hlavne od farby materiálu, napríklad červená umožní prechod žiarenia v červenej oblasti atď.

Selektivita týchto filtrov je veľmi nízka a emisia existujúcich filtrov nie je vysoko monochromatická. Ďalším použitým filtrom je interferenčný filter a detektormi, ktoré sa dajú použiť v jednopaprskovej fotometrii, môžu byť fotovoltaické články. Detektory poskytujú údaje o intenzite svetla. Zákon inverzného štvorca a zákon kosínu sú dva typy zákonov používaných na výrobu fotometrických meraní.

Pracovanie jednopaprskového fotometra

Svetlo zo zdroja dopadá na roztok umiestnený v kyvete. Tu sa pozoruje časť svetla a zvyšná časť svetla sa prenáša. Prechádzajúce svetlo dopadá na detektory, ktoré vytvárajú fotoprúd úmerný intenzite svetla. Tento fotoprúd vstupuje do galvanometra, kde sa zobrazujú hodnoty.

S prístrojom sa pracuje v nasledujúcich krokoch

• Na začiatku je detektor stmavený a galvanometer je mechanicky nastavený na nulu
• Teraz je referenčné riešenie uchovávané v držiaku vzorky
• Svetlo sa prenáša z roztoku
• Intenzita svetelného zdroja sa nastavuje pomocou obvodu riadenia intenzity tak, aby galvanometer ukazoval 100% priepustnosť
• Po dokončení kalibrácie sa odpočty štandardnej vzorky (Q_s) a neznáma vzorka (Q_do) sa berú. Koncentrácia neznámej vzorky sa zistí pomocou nižšie uvedeného vzorca.

Q_do= Q_s* Ja_Q/ Ja_S

Kde Q_doje koncentrácia neznámej vzorky, Q_sje koncentrácia referenčnej vzorky, I_Qje neznáme čítanie a ja_Sje referenčný údaj.

Prístroje na fotometriu plameňom

Základné prístroje na plameňovú fotometriu sú uvedené nižšie.

Prístroje na fotometriu plameňom

Na obrázku horák produkuje excitované atómy a roztok vzorky sa rozširuje na kombináciu paliva a oxidačného činidla. Palivo a oxidanty sú potrebné na výrobu plameňa, takže vzorka premieňa neutrálne atómy a excituje sa tepelnou energiou. Teplota plameňa by mala byť stabilná a tiež ideálna. Ak je teplota vysoká, prvky vo vzorke sa namiesto neutrálnych atómov premieňajú na ióny. Ak je teplota príliš nízka, potom atómy nemusia prejsť do excitovaného stavu, preto sa používa kombinácia paliva a oxidantov.

Monochromatický je potrebný na izoláciu svetla v špecifickej vlnovej dĺžke od zostávajúceho svetla plameňa. Plameňový fotometrický detektor je podobný ako spektrofotometer. Na odčítanie záznamu z detektorov sa používajú počítačové záznamníky. Hlavné nevýhody plameňovej fotometrie sú presnosť nízka, presnosť nízka & vzhľadom na vysokú teplotu je iónových interferencií viac.

Rozdiel medzi kolorimetriou a fotometriou

Rozdiel medzi kolorimetriou a fotometriou je uvedený v nasledujúcej tabuľke

Fotometrické množstvá

Fotometrické veličiny sú uvedené v nasledujúcej tabuľke

Výrobky fotometra

Niektoré z produktov fotometra sú uvedené v nasledujúcej tabuľke

Aplikácie

Aplikácie fotometrie sú

• Chemikálie
• Pôdy
• poľnohospodárstvo
• Pharmaceuticals
• Sklo a keramika
• Rastlinné materiály
• Voda
• Mikrobiologické laboratóriá
• Biologické laboratóriá

Časté otázky

1). Čo je to fotometrický test?

Na meranie intenzity a distribúcie svetla sa vyžaduje fotometrický test.

2). Čo sú to fotometrické veličiny?

Sálavý tok, svetelný tok, svetelná intenzita a účinnosť a intenzita osvetlenia sú fotometrické veličiny.

3). Čo je to fotometrická analýza?

Analýza fotometrickej zahŕňa meranie spektra vo viditeľnej, ultrafialovej a infračervenej oblasti

4). Aký je rozdiel medzi fotometriou a spektrofotometriou?

Spektrometer sa používa na meranie koncentrácie roztoku, zatiaľ čo fotometria meria intenzitu svetla.

5). Aký je fotometrický rozsah?

Fotometrický rozsah je jednou zo špecifikácií fotometrických prístrojov, vo V-730 UV-viditeľných spektrofotometroch je fotometrický rozsah (približne) -4 ~ 4 Abs.

V tomto článku prehľad fotometrie sú diskutované fotometrické veličiny, prístroje na plameňovú fotometriu, fotometre s jedným lúčom, elektromagnetické spektrum a ďalšie aplikácie. Tu je otázka, čo je to spektrofotometria?