Wat is fotometrie: fotometrische hoeveelheden en zijn toepassingen

De fotometrie is uitgevonden door Dmitry Lachinov en de termen die in fotometrie worden gebruikt, zijn stralingsstroom, lichtstroom, lichtsterkte en efficiëntie en verlichtingssterkte. De belangrijkste informatie die we krijgen over het hemellichaam is de hoeveelheid energie, die een flux wordt genoemd. In de vorm van elektromagnetische straling wordt de wetenschap van de grote flux van hemellichamen fotometrie genoemd. Dit is een efficiënte manier om de helderheidsmeting van licht van astronomische objecten uit te voeren en speelt daarom een ​​sleutelrol bij de karakterisering van een astrofysisch doel. De korte uitleg van fotometrie wordt hieronder besproken.

Wat is fotometrie?

Definitie: De fotometrie wordt gebruikt om de hoeveelheid licht te meten, en het is de tak van de optica waarin we de intensiteit bespreken die door een bron wordt uitgezonden. De differentiële fotometrie en absolute fotometrie zijn de twee soorten fotometrie. De stralingsstroom, lichtstroom, lichtsterkte en efficiëntie en verlichtingssterkte zijn de termen die in fotometrie worden gebruikt. De stralingsflux wordt gedefinieerd als het totale aantal energie dat wordt uitgestraald door een bron per seconde en wordt weergegeven door een letter ‘R’.

De lichtstroom wordt gedefinieerd als het totale aantal energie dat wordt uitgezonden door een bron per seconde en wordt weergegeven door een symbool φ. De lichtsterkte wordt gedefinieerd als een totaal volume lichtstroom gedeeld door 4Π. Het lichtrendement wordt gedefinieerd als een verhouding van lichtstroom tot stralingsstroom en wordt weergegeven door een symbool ‘η’. De intensiteit wordt gedefinieerd als een verhouding van de lichtstroom per oppervlakte-eenheid en wordt aangeduid met een letter ‘I’ (I = Δφ / ΔA). De verlichtingssterkte (E) is het licht dat op het aardoppervlak valt.

Fotometer en elektromagnetisch spectrum

De fotometer is een experiment dat is opgezet om de verlichtingssterkte van de twee bronnen op een scherm te vergelijken. Laten we een realistisch voorbeeld bekijken om de fotometer te begrijpen.

Verlichtingssterkte van twee bronnen op een scherm

In de figuur is er een optische bank, waar twee bronnen A en B aan twee zijden van het scherm 'S' zijn geplaatst en twee planken aan de twee uiteinden van het scherm. Op het linker dressoir is er een cirkelvormige uitsnijding en het rechter dressoir is er een ringvorm uitgesneden. Wanneer een bron ‘A’ wordt ingeschakeld, wordt een cirkelvormig pad op een scherm verkregen doordat het licht door de cirkelvormige snede valt. Evenzo, wanneer de bron ‘B’ is ingeschakeld, kunt u licht zien passeren door het ringvormige gebied en wordt het ringvlak op het scherm verkregen.

Als beide bronnen zijn ingeschakeld, kunt u zien dat beide patches tegelijkertijd verlicht zijn en kunt u de verschillende verlichtingssterkte van twee patches zien. Wanneer een bron ‘A’ dichter bij het scherm wordt gebracht, zul je zien dat het ronde vlak helderder wordt of kun je zien dat de verlichtingssterkte van bron ‘A’ op het scherm toeneemt. Evenzo, wanneer een bron ‘B’ dichter bij het scherm wordt gebracht, zul je zien dat de verlichtingssterkte van het ringvormige vlak meer wordt vanwege de kleinere afstand.

Nu zijn de bronnen zo aangepast dat er geen verschil is tussen deze twee bronnen. De verlichtingssterkte op het scherm vanwege de twee bronnen is hetzelfde of gelijk. Wanneer de verlichting door de bronnen op het scherm gelijk wordt, kunnen we gebruiken

L.₁/ r₁^twee= L_twee/ r_twee^twee

Waar L₁en ik_tweezijn de verlichtingssterkte van twee bronnen en r₁^twee& r_twee^tweezijn de scheiding van de bronnen van het scherm. De bovenstaande vergelijking wordt het principe van fotometrie genoemd.

Het elektromagnetische spectrum bestaat uit zeven gebieden: een zichtbaar spectrum, infraroodspectrum, radiogolven, microgolven, ultraviolet spectrum, röntgenstralen en gammastralen. De radiogolven hebben de langste golflengte en de laagste frequentie wanneer de radiogolven van links naar rechts bewegen, neemt de golflengte toe, neemt de frequentie toe en neemt de energie af. De radiogolven, microgolven en infraroodgolven zijn de elektromagnetische golven met lage energie. De ultraviolette straling, röntgenstraling en gammastralen zijn de hoogenergetische elektromagnetische golven. Het elektromagnetische spectrum wordt hieronder weergegeven.

Elektromagnetisch spectrum voor fotometrie

De fotometrie wordt alleen beschouwd met het zichtbare deel van het spectrum, van ongeveer 380 tot 780 nanometer. In observationele astronomie is fotometrie fundamenteel en een belangrijke techniek.

Fotometer met enkele bundel

De fotometer met enkele bundel volgt 'LAMBERT LAW' om de concentratie van de onbekende monsters te bepalen. De absorptie van licht door een referentiemonster en een onbekend monster wordt gebruikt om de waarde van het onbekende te verkrijgen. De constructie van het fotometerinstrument met enkele bundel wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Fotometerinstrument met enkele bundel

De basiscomponenten van een fotometer met enkele bundel zijn lichtbron en absorptie of interferentie filter ​Het wordt een fotometer genoemd omdat het apparaat dat wordt gebruikt voor het isoleren van de golflengten in een figuur het filter is, een cuvette wordt gebruikt als monsterhouder en een fotocel of fotovoltaïsche cel fungeert als een detector. De algemeen gebruikte lichtbron is een wolfraam-halogeenlamp. Wanneer het gloeidraadachtige wolfraam wordt verwarmd, begint het straling uit te zenden in het zichtbare gebied, en deze stralingen werken als een lichtbron voor het instrument.

Een intensiteitsregelcircuit wordt gebruikt om de spanningstoevoer naar de wolfraamgloeidraadlamp te variëren, door de spanning te variëren, kan de lamp de intensiteit veranderen. De intensiteit moet constant worden gehouden gedurende de duur van het experiment. Het filter kan een basis absorptiefilter zijn, dit filter absorbeert licht van een bepaalde golflengte en laat alleen een bepaalde golflengte erdoorheen. Het doorgelaten licht hangt voornamelijk af van de materiaalkleur, rood laat bijvoorbeeld de stralingen in het rode gebied door, enzovoort.

De selectiviteit van deze filters is erg laag en de emissie van de bestaande filters is niet erg monochromatisch. Het andere filter dat wordt gebruikt, is het interferentiefilter, en de detectoren die kunnen worden gebruikt bij fotometrie met enkele bundel kunnen fotovoltaïsche cellen zijn. De detectoren geven aflezingen van de lichtintensiteit. De inverse kwadratenwet en de cosinuswet zijn de twee soorten wetten die worden gebruikt om de fotometrische metingen te produceren.

Werking van fotometer met enkele bundel

Het licht van de bron valt op de oplossing die in de cuvet is geplaatst. Hier wordt een deel van het licht waargenomen en het resterende deel van het licht wordt doorgelaten. Het doorgelaten licht valt op de detectoren die een fotostroom produceren evenredig met de lichtintensiteit. Deze fotostroom komt de galvanometer binnen waar de metingen worden weergegeven.

Het instrument wordt bediend in de volgende stappen

• Aanvankelijk wordt de detector verduisterd en wordt de galvanometer mechanisch op nul ingesteld
• Nu een referentieoplossing bewaard in de monsterhouder
• Het licht wordt doorgelaten vanuit de oplossing
• De intensiteit van de lichtbron wordt aangepast met behulp van het intensiteitsregelcircuit, zodat de galvanometer 100% transmissie aangeeft
• Zodra de kalibratie is voltooid, worden de metingen voor het standaardmonster (Q_s) en onbekend monster (Q_naar) zijn genomen. De concentratie van een onbekend monster wordt bepaald met behulp van de onderstaande formule.

Q_naar= Q_s*IK_Q/IK_S

Waar Q_naaris de concentratie van het onbekende monster, Q_sis de concentratie van het referentiemonster, I._Qis de onbekende lezing en ik_Sis de referentiemeting.

Instrumentatie voor fotometrische vlammen

De basisinstrumenten voor vlamfotometrie worden hieronder weergegeven.

Instrumentatie voor fotometrische vlammen

In de figuur produceert de brander geëxciteerde atomen en wordt de monsteroplossing uitgespreid naar de combinatie van brandstof en oxidatiemiddel. De brandstof en oxidatiemiddelen zijn nodig om vlammen te produceren, zodat het monster neutrale atomen omzet en opgewonden raakt door warmte-energie. De temperatuur van de vlam moet stabiel en ook ideaal zijn. Als de temperatuur hoog is, worden de elementen in het monster omgezet in ionen in plaats van neutrale atomen. Als de temperatuur te laag is, gaan de atomen mogelijk niet in geëxciteerde toestand, dus wordt een combinatie van brandstof en oxidatiemiddelen gebruikt.

Het monochromatische is nodig om het licht in een specifieke golflengte te isoleren van het resterende licht van de vlam. De vlamfotometrische detector is vergelijkbaar met die van de spectrofotometer, om de opname van de detectoren uit te lezen worden computergestuurde recorders gebruikt. De belangrijkste nadelen van de vlamfotometrie zijn de precisie is laag, de nauwkeurigheid is laag en vanwege de hoge temperatuur zijn er meer ionische storingen.

Verschil tussen colorimetrie en fotometrie

Het verschil tussen colorimetrie en fotometrie wordt weergegeven in de onderstaande tabel

Fotometrische hoeveelheden

De fotometrische grootheden zijn weergegeven in de onderstaande tabel

Fotometerproducten

Enkele van de fotometerproducten worden weergegeven in de onderstaande tabel

Toepassingen

De toepassingen van fotometrie zijn

• Chemicaliën
• Bodems
• landbouw
• Farmaceutica
• Glas en keramiek
• Plant materialen
• Water
• Microbiologische laboratoria
• Biologische laboratoria

Veelgestelde vragen

1). Wat is een fotometrische test?

De fotometrische test is vereist om de lichtintensiteit en -verdeling te meten.

2). Wat zijn fotometrische grootheden?

De stralingsstroom, lichtstroom, lichtsterkte en efficiëntie en verlichtingssterkte zijn de fotometrische grootheden.

3). Wat is een fotometrische analyse?

De analyse van fotometrie omvat meting van het spectrum in zichtbare, ultraviolette en infrarode gebieden

4). Wat is het verschil tussen fotometrie en spectrofotometrie?

De spectrometer wordt gebruikt om de concentratie van de oplossing te meten, terwijl fotometrie de lichtintensiteit meet.

5). Wat is het fotometrische bereik?

Het fotometrische bereik is een van de specificaties in de fotometerinstrumenten, in V-730 UV-zichtbare spectrofotometers is het fotometrische bereik (ongeveer) -4 ~ 4 Abs.

In dit artikel worden de overzicht van fotometrie worden fotometrische grootheden, vlamfotometrie-instrumentatie, enkele bundel fotometer, elektromagnetisch spectrum en toepassingen besproken. Hier is een vraag voor jou, wat is spectrofotometrie?