Kaj je fotometrija: fotometrične količine in njene uporabe

Fotometrijo je izumil Dmitry Lachinov, izrazi, ki se uporabljajo v fotometriji, so sevalni tok, svetlobni tok, svetlobna jakost in izkoristek ter osvetljenost. Najpomembnejša informacija, ki jo dobimo o nebesnem objektu, je količina energije, ki jo imenujemo pretok. V obliki elektromagnetna sevanja , znanost o velikem toku iz nebesnih predmetov imenujemo fotometrija. To je učinkovit način za merjenje svetlosti svetlobe od astronomskih predmetov, zato ima ključno vlogo pri karakterizaciji astrofizičnega cilja. Kratka razlaga fotometrije je obravnavana spodaj.

Kaj je fotometrija?

Opredelitev: Fotometrija se uporablja za merjenje svetlobne količine in je veja optike, v kateri razpravljamo o jakosti, ki jo oddaja vir. Diferencialna fotometrija in absolutna fotometrija sta dve vrsti fotometrije. Izrazi, ki se uporabljajo v fotometriji, so sevalni tok, svetlobni tok, jakost in učinkovitost svetlobe ter osvetljenost. Tok sevanja je opredeljen kot skupno število energije, ki jo oddaja vir na sekundo, in je predstavljeno s črko „R“.

Svetlobni tok je opredeljen kot skupno število energije, ki jo odda vir na sekundo, in je predstavljen s simbolom φ. Intenzivnost svetlobe je opredeljena kot skupna prostornina svetlobnega toka, deljena s 4Π. Svetlobni izkoristek je opredeljen kot razmerje med svetlobnim tokom in svetlobnim tokom in je predstavljen s simbolom η. Intenzivnost je definirana kot razmerje svetlobnega toka na enoto površine in je označena s črko „I“ (I = Δφ / ΔA). Osvetljenost (E) je svetloba, ki pada na površino zemlje.

Fotometer in elektromagnetni spekter

Fotometer je poskus, ki se uporablja za primerjavo osvetljenosti obeh virov na zaslonu. Razmislimo o realističnem primeru za razumevanje fotometra.

Osvetljenost dveh virov na zaslonu

Na sliki je optična klop, kjer sta na obeh straneh zaslona ‘S’ nameščena dva vira A in B, na obeh koncih zaslona pa dve plošči. Na levi kredenci je krožni rez, na desni pa obročast rez. Ko je vir „A“ vklopljen, se na zaslonu dobi krožna pot zaradi svetlobe, ki prehaja skozi krožni rez. Podobno, ko je vir „B“ vklopljen, lahko vidite svetlobo, ki prehaja skozi obročasto območje in obročni obliž je prikazan na zaslonu.

Ko sta oba vira vklopljena, lahko vidite, da sta obe obliži hkrati osvetljeni in vidite različno osvetljenost dveh popravkov. Ko se vir 'A' približa zaslonu, boste videli, da bo krožni obliž bolj svetel ali pa boste videli, da se osvetljenost vira 'A' na zaslonu poveča. Podobno, ko se vir »B« približa zaslonu, boste videli, da osvetlitev obroča v obliki obroča postane večja zaradi manjše razdalje.

Zdaj so viri prilagojeni tako, da med tema dvema viroma ni razlike. Osvetljenost zaslona zaradi obeh virov je enaka ali enaka. Ko osvetlitev zaradi virov na zaslonu postane enaka, lahko uporabimo

L_1./ r_1.^dva= L_dva/ r_dva^dva

Kjer je L_1.in L_dvaso intenzivnost osvetlitve dveh virov in r_1.^dva& r_dva^dvaso ločitev virov od zaslona. Zgornjo enačbo imenujemo princip fotometrije.

Elektromagnetni spekter je sestavljen iz sedmih regij, ki so vidni spekter, infrardeči spekter, radijski valovi, mikrovalovi, ultravijolični spekter, rentgenski žarki in gama žarki. Najdaljši so radijski valovi valovna dolžina in najnižja frekvenca, ko se radijski valovi premikajo od leve proti desni, se valovna dolžina poveča, frekvenca se poveča in energija se zmanjša. Radijski valovi, mikrovalovi in ​​infrardeči valovi so nizkoenergijski elektromagnetni valovi. Ultravijolični, rentgenski in gama žarki so visokoenergijski elektromagnetni valovi. Elektromagnetni spekter je prikazan spodaj.

Elektromagnetni spekter za fotometrijo

Fotometrija se upošteva samo z vidnim delom spektra, od približno 380 do 780 nanometrov. V opazovalni astronomiji je fotometrija bistvena in je pomembna tehnika.

Fotometer z enim žarkom

Fotometer z enim žarkom sledi 'LAMBERT LAW', da določi koncentracijo neznanih vzorcev. Za pridobitev vrednosti neznanega se uporabi absorpcija svetlobe referenčnega in neznanega vzorca. Konstrukcija instrumenta z enim žarkom fotometra je prikazana na spodnji sliki.

Instrument s fotometrom z enim žarkom

Osnovne komponente fotometra z enim žarkom so vir svetlobe in absorpcija ali motnje filter . Imenujemo ga fotometer, ker je naprava, ki se uporablja za izolacijo valovnih dolžin na sliki, filter, kiveta se uporablja kot nosilec vzorca, fotocelica ali fotonapetostna celica pa deluje kot detektor. Vir svetlobe, ki se običajno uporablja, je volframova halogenska žarnica. Ko se nitku podoben volfram segreje, začne oddajati sevanja v vidnem območju in ta sevanja delujejo kot vir svetlobe za instrument.

Vezje za nadzor jakosti se uporablja za spreminjanje napetosti do žarnice z volframovo žarilno nitko, s spreminjanjem napetosti pa lahko svetilka spremeni jakost. Intenzivnost je treba ves čas poskusa ohranjati konstantno. Filter je lahko osnovni absorpcijski filter, ta filter absorbira svetlobo določene valovne dolžine in omogoča skoznjo le določeno valovno dolžino. Prepuščena svetloba je v glavnem odvisna od barve materiala, na primer rdeča bo omogočila, da sevanja v rdeči regiji prehajajo itd.

Selektivnost teh filtrov je zelo nizka in emisije obstoječih filtrov niso zelo enobarvne. Drugi filter, ki se uporablja, je interferenčni filter, detektorji, ki jih lahko uporabimo v fotometriji z enim žarkom, pa so lahko fotovoltaične celice. Detektorji odčitavajo jakost svetlobe. Inverzni kvadratni zakon in kosinusni zakon sta dve vrsti zakonov, ki se uporabljata za izdelavo fotometričnih meritev.

Delo enometrskega fotometra

Svetloba iz vira pade na raztopino v kiveti. Tu se prenaša del svetlobe in preostali del svetlobe. Prepuščena svetloba pade na detektorje, ki proizvajajo foto tok sorazmerno z jakostjo svetlobe. Ta foto tok vstopi v galvanometer, kjer so prikazani odčitki.

Instrument deluje v naslednjih korakih

• Sprva je detektor zatemnjen in galvanometer je mehansko nastavljen na nič
• Zdaj referenčna raztopina, shranjena v nosilcu vzorca
• Svetloba se prenaša iz raztopine
• Intenzivnost svetlobnega vira se prilagodi z uporabo vezja za nadzor jakosti, tako da galvanometer pokaže 100% prenos
• Ko je kalibracija končana, se odčitki za standardni vzorec (Q_s) in neznan vzorec (Q_do). Koncentracija neznanega vzorca se ugotovi z uporabo spodnje formule.

V_do= Q_s*JAZ_V/JAZ_S

Kjer Q_doje koncentracija neznanega vzorca, Q_skoncentracija referenčnega vzorca,_Vje neznano branje in jaz_Sje referenčno branje.

Instrumentacija s plamensko fotometrijo

Osnovni instrumenti plamenske fotometrije so prikazani spodaj.

Instrumentacija s plamensko fotometrijo

Na sliki gorilnik proizvaja vzbujene atome, raztopina vzorca pa se razširi na kombinacijo goriva in oksidanta. Gorivo in oksidanti morajo ustvariti plamen, tako da vzorec pretvori nevtralne atome in se vzbudi zaradi toplotne energije. Temperatura plamena mora biti stabilna in tudi idealna. Če je temperatura visoka, se elementi v vzorcu pretvorijo v ione namesto v nevtralne atome. Če je temperatura prenizka, potem atomi morda ne bodo prešli v vzbujeno stanje, zato se uporablja kombinacija goriva in oksidantov.

Monokromatski je potreben za izolacijo svetlobe v določeni valovni dolžini od preostale svetlobe plamena. Plamenski fotometrični detektor je podoben kot pri spektrofotometru, za odčitavanje posnetka z detektorjev pa se uporabljajo računalniški snemalniki. Glavne slabosti plamenske fotometrije so natančnost nizka, natančnost nizka in zaradi visoke temperature so ionske motnje večje.

Razlika med kolorimetrijo in fotometrijo

Razlika med kolorimetrijo in fotometrijo je prikazana v spodnji tabeli

Fotometrične količine

Fotometrične količine so prikazane v spodnji tabeli

Izdelki za fotometer

Nekateri fotometri so prikazani v spodnji tabeli

Aplikacije

Uporabe fotometrije so

• Kemikalije
• Tla
• Kmetijstvo
• Farmacevtski izdelki
• Steklo in keramika
• Rastlinski materiali
• Voda
• Mikrobiološki laboratoriji
• Biološki laboratoriji

Pogosta vprašanja

1). Kaj je fotometrični test?

Za merjenje jakosti in porazdelitve svetlobe je potreben fotometrični test.

2). Kaj so fotometrične količine?

Fotometrične količine so sevalni tok, svetlobni tok, jakost in izkoristek svetlobe ter osvetljenost.

3). Kaj je fotometrična analiza?

Analiza fotometrično vključuje merjenje spektra v vidnih, ultravijoličnih in infrardečih regijah

4). Kakšna je razlika med fotometrijo in spektrofotometrijo?

Spektrometer se uporablja za merjenje koncentracije raztopine, fotometrija pa meri jakost svetlobe.

5). Kakšen je fotometrični obseg?

Fotometrično območje je ena od specifikacij fotometrskih instrumentov, pri spektrofotometrih V-730, vidnih z UV, je fotometrično območje (približno) -4 ~ 4 Abs.

V tem članku je pregled fotometrije , obravnavane so fotometrične količine, instrumenti plamenske fotometrije, fotometer z enim žarkom, elektromagnetni spekter in aplikacije. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je spektrofotometrija?