La fotometria è stata inventata da Dmitry Lachinov ei termini utilizzati in fotometria sono flusso radiante, flusso luminoso, intensità ed efficienza luminosa e illuminamento. L'informazione più importante che riceviamo sull'oggetto celeste è la quantità di energia, che viene chiamata flusso. Nella forma di radiazioni elettromagnetiche , la scienza del flusso maggiore da oggetti celesti è chiamata fotometria. Questo è un modo efficiente per eseguire la misurazione della luminosità della luce da oggetti astronomici e quindi gioca un ruolo chiave nella caratterizzazione di un bersaglio astrofisico. La breve spiegazione della fotometria è discussa di seguito.
Cos'è la fotometria?
Definizione: La fotometria viene utilizzata per misurare la quantità di luce, ed è il ramo dell'ottica in cui discutiamo l'intensità emessa da una sorgente. La fotometria differenziale e la fotometria assoluta sono i due tipi di fotometria. Il flusso radiante, il flusso luminoso, l'intensità e l'efficienza luminosa e l'illuminamento sono i termini utilizzati in fotometria. Il flusso radiante è definito come il numero totale di energia irradiata da una sorgente al secondo ed è rappresentato da una lettera 'R'.
Il flusso luminoso è definito come il numero totale di energia emessa da una sorgente al secondo ed è rappresentato da un simbolo φ. L'intensità luminosa è definita come un volume totale di flusso luminoso diviso per 4Π. L'efficienza luminosa è definita come un rapporto tra flusso luminoso e flusso radiante ed è rappresentata dal simbolo 'η'. L'intensità è definita come un rapporto del flusso luminoso per unità di superficie ed è indicata da una lettera 'I' (I = Δφ / ΔA). L'illuminamento (E) è la luce che cade sulla superficie della terra.
Fotometro e spettro elettromagnetico
Il fotometro è un esperimento allestito per confrontare l'illuminamento delle due sorgenti su uno schermo. Consideriamo un esempio realistico per capire il fotometro.
Illuminamento di due sorgenti su uno schermo
Nella figura è presente un banco ottico, dove due sorgenti A e B poste ai due lati dello schermo 'S' e due schede sono poste alle due estremità dello schermo. Sulla credenza di sinistra, c'è un taglio circolare e sulla credenza di destra c'è un taglio ad anello. Quando una sorgente 'A' è accesa, si ottiene un percorso circolare su uno schermo dovuto alla luce che passa attraverso il taglio circolare. Allo stesso modo, quando la sorgente 'B' è accesa, è possibile vedere la luce che passa attraverso la regione anulare e sullo schermo si ottiene la toppa dell'anello.
Quando entrambe le sorgenti sono accese, puoi vedere che entrambi i patch sono illuminati simultaneamente e puoi vedere la diversa illuminazione di due patch. Quando una sorgente 'A' si avvicina allo schermo, vedrai che il riquadro circolare diventa più luminoso oppure puoi vedere che l'illuminamento della sorgente 'A' sullo schermo aumenta. Allo stesso modo, quando una sorgente 'B' si avvicina allo schermo, vedrai che l'illuminamento del cerotto a forma di anello diventa maggiore a causa della minore distanza.
Ora le sorgenti sono regolate in modo tale che non ci sia differenza tra queste due sorgenti. L'illuminamento sullo schermo dovuto alle due sorgenti è uguale o uguale. Quando l'illuminazione dovuta alle sorgenti sullo schermo diventa uguale, possiamo usare
L1/ r1Due= LDue/ rDueDue
Dove L1e ioDuesono l'intensità di illuminazione di due sorgenti e r1Due& rDueDuesono la separazione delle sorgenti dallo schermo. L'equazione sopra è chiamata il principio della fotometria.
Lo spettro elettromagnetico è costituito da sette regioni: spettro visibile, spettro infrarosso, onde radio, microonde, spettro ultravioletto, raggi X e raggi gamma. Le onde radio sono le più lunghe lunghezza d'onda e la frequenza più bassa quando le onde radio si spostano da sinistra a destra, la lunghezza d'onda aumenta, la frequenza aumenta e l'energia diminuisce. Le onde radio, le microonde e le onde infrarosse sono le onde elettromagnetiche a bassa energia. I raggi ultravioletti, i raggi X ei raggi gamma sono le onde elettromagnetiche ad alta energia. Di seguito è mostrato lo spettro elettromagnetico.
Spettro elettromagnetico per fotometria
La fotometria è considerata solo con la porzione visibile dello spettro, da circa 380 a 780 nanometri. Nell'astronomia osservativa, la fotometria è fondamentale ed è una tecnica importante.
Fotometro a raggio singolo
Il fotometro a raggio singolo segue la “LEGGE DI LAMBERT” per determinare la concentrazione dei campioni sconosciuti. L'assorbimento della luce da parte di un campione di riferimento e di un campione sconosciuto viene utilizzato per ottenere il valore dell'ignoto. La costruzione dello strumento fotometro a raggio singolo è mostrata nella figura sottostante.
Strumento fotometro a raggio singolo
I componenti di base di un fotometro a raggio singolo sono la sorgente luminosa e l'assorbimento o un'interferenza filtro . Si chiama fotometro perché il dispositivo che viene utilizzato per isolare le lunghezze d'onda in una figura è il filtro, una cuvetta viene utilizzata come portacampioni e una fotocellula o cella fotovoltaica funge da rilevatore. La sorgente di luce generalmente utilizzata è una lampada alogena al tungsteno. Quando il tungsteno simile a un filamento viene riscaldato, inizia a emettere radiazioni nella regione visibile e queste radiazioni agiscono come una fonte di luce per lo strumento.
Un circuito di controllo dell'intensità viene utilizzato per variare la tensione di alimentazione alla lampada a filamento di tungsteno, variando la tensione, la lampada può cambiare l'intensità. L'intensità dovrebbe essere mantenuta costante per tutta la durata dell'esperimento. Il filtro può essere un filtro di assorbimento di base, questo filtro assorbe la luce di una certa lunghezza d'onda e consente il passaggio solo di una particolare lunghezza d'onda. Il passaggio della luce dipende principalmente dal colore del materiale, ad esempio il rosso consentirà il passaggio delle radiazioni nella regione rossa e così via.
La selettività di questi filtri è molto bassa e l'emissione dell'esistente di questi filtri non è altamente monocromatica. L'altro filtro utilizzato è il filtro di interferenza e i rivelatori che possono essere utilizzati nella fotometria a raggio singolo possono essere celle fotovoltaiche. I rilevatori danno letture dell'intensità della luce. La legge dell'inverso del quadrato e la legge del coseno sono i due tipi di leggi utilizzate per produrre le misurazioni fotometriche.
Funzionamento del fotometro a raggio singolo
La luce proveniente dalla sorgente cade sulla soluzione posta nella cuvetta. Qui una parte di luce viene osservata e la restante parte di luce viene trasmessa. La luce trasmessa cade sui rivelatori che producono fotocorrente proporzionale all'intensità luminosa. Questa fotocorrente entra nel galvanometro dove vengono visualizzate le letture.
Lo strumento viene utilizzato nelle seguenti fasi
- Inizialmente, il rilevatore viene oscurato e il galvanometro viene regolato meccanicamente a zero
- Ora una soluzione di riferimento conservata nel portacampioni
- La luce viene trasmessa dalla soluzione
- L'intensità della sorgente luminosa viene regolata utilizzando il circuito di controllo dell'intensità, in modo tale che il galvanometro mostri la trasmissione del 100%
- Al termine della calibrazione, le letture per il campione standard (QS) e campione sconosciuto (Qper) sono presi. La concentrazione di un campione sconosciuto viene rilevata utilizzando la formula seguente.
Qper= QS*IOQ/IOS
Dove Qperè la concentrazione del campione sconosciuto, QSè la concentrazione del campione di riferimento, IQè la lettura sconosciuta e ioSè la lettura di riferimento.
Strumentazione per fotometria a fiamma
La strumentazione base per la fotometria a fiamma è mostrata di seguito.
Strumentazione per fotometria a fiamma
Nella figura, il bruciatore produce atomi eccitati e la soluzione campione viene distribuita alla combinazione di combustibile e ossidante. Il combustibile e gli ossidanti sono necessari per produrre fiamma, in modo tale che il campione converta atomi neutri e venga eccitato dall'energia termica. La temperatura della fiamma dovrebbe essere stabile e anche ideale. Se la temperatura è alta, gli elementi nel campione si convertono in ioni invece che in atomi neutri. Se la temperatura è troppo bassa, gli atomi potrebbero non passare allo stato eccitato, quindi viene utilizzata una combinazione di carburante e ossidanti.
Il monocromatico è necessario per isolare la luce in una lunghezza d'onda specifica da una luce rimanente della fiamma. Il rivelatore fotometrico a fiamma è simile a quello dello spettrofotometro, per leggere la registrazione dai rivelatori si utilizzano registratori computerizzati. I principali svantaggi della fotometria a fiamma sono che la precisione è bassa, l'accuratezza è bassa e, a causa della temperatura elevata, le interferenze ioniche sono maggiori.
Differenza tra colorimetria e fotometria
La differenza tra colorimetria e fotometria è mostrata nella tabella sottostante
S.NO | Colorimetria | Fotometria |
1 | È un tipo di strumento che viene utilizzato per misurare l'intensità luminosa delle luci | Viene utilizzato per misurare la luminosità delle stelle, degli asteroidi e di qualsiasi altro corpo celeste |
Due | Louis Jules Duboseq ha inventato questo colorimetro nel 1870 | Dmitry Lachinov ha inventato la fotometria |
3 | Il principale svantaggio è che nelle regioni UV e IR non funziona | Lo svantaggio principale di questa fotometria è che è difficile da ottenere |
4 | Vantaggi: Non è costoso, facilmente trasportabile e facilmente trasportabile | Vantaggi: semplice ed economico |
Grandezze fotometriche
Le grandezze fotometriche sono riportate nella tabella sottostante
S.NO | Quantità fotometrica | Simbolo | Unità |
1 | Flusso luminoso | Il simbolo del flusso luminoso è Φ | Lumen |
Due | Intensità luminosa | L'intensità luminosa è rappresentata da I. | Candela (cd) |
3 | Luminanza | La luminanza è rappresentata da L | Cd / mDue |
4 | Illuminamento ed emissione luminosa | L'illuminamento e luminoso è rappresentato da E | Lux (lx) |
5 | Esposizione luminosa | L'esposizione luminosa è rappresentata da H. | Lux secondo (lx.s) |
6 | Efficienza luminosa | Il simbolo dell'efficienza luminosa è η | Lumen per watt |
7 | Energia luminosa | Il simbolo dell'energia luminosa è Q | Secondo lumen |
Prodotti fotometrici
Alcuni dei prodotti fotometrici sono mostrati nella tabella sottostante
S.NO | Prodotti fotometrici | Marca | Modello | Costo |
1 | Fotometro a fiamma clinica con display a led systonic | Systonic | S-932 | Rs 30.000 / - |
Due | Radical Dual Channel Photo Flame Meter | Radicale | RS-392 | Rs 52.350 / - |
3 | Fotometro a fiamma METZER | METZER | METZ-779 | Rs 19.500 / - |
4 | Fotometro a fiamma NSLI INDIA | NSLI INDIA | FIAMMA 01 | Rs 18.500 / - |
5 | Fotometro a fiamma Chemilini | Chemilini | CL-410 | Rs 44.000 / - |
Applicazioni
Le applicazioni della fotometria sono
- Sostanze chimiche
- Suoli
- agricoltura
- Prodotti farmaceutici
- Vetro e Ceramica
- Materiali vegetali
- acqua
- Laboratori microbiologici
- Laboratori biologici
Domande frequenti
1). Cos'è un test fotometrico?
Il test fotometrico è necessario per misurare l'intensità e la distribuzione della luce.
2). Cosa sono le quantità fotometriche?
Il flusso radiante, il flusso luminoso, l'intensità e l'efficienza luminosa e l'illuminamento sono le quantità fotometriche.
3). Cos'è un'analisi fotometrica?
L'analisi della fotometria include la misurazione dello spettro nelle regioni del visibile, dell'ultravioletto e dell'infrarosso
4). Qual è la differenza tra fotometria e spettrofotometria?
Lo spettrometro viene utilizzato per misurare la concentrazione della soluzione mentre la fotometria misura l'intensità della luce.
5). Qual è l'intervallo fotometrico?
La gamma fotometrica è una delle specifiche negli strumenti fotometrici, negli spettrofotometri UV-Vis V-730 la gamma fotometrica (circa) è -4 ~ 4 Abs.
In questo articolo, il panoramica della fotometria , quantità fotometriche, strumentazione per fotometria a fiamma, fotometro a raggio singolo, spettro elettromagnetico e applicazioni. Ecco una domanda per te che cos'è la spettrofotometria?
