Fotometri: Hvad er det?
Fotometri er videnskaben om at måle lys i forhold til dets opfattede lysstyrke for det menneskelige øje. Det er anderledes end radiometri, som måler strålingsenergi (herunder lys) i absolutte effekter. Fotometri tager kun højde for den synlige bølgelængdebane (lys), der kan stimulere det menneskelige øje.
Det menneskelige øje kan registrere stråling med en bølgelængde mellem 370 nm og 780 nm. Dette område kaldes det synlige spektrum eller blot lys. Stråling med en kortsidede bølgelængde end lys kaldes ultraviolet stråling, og stråling med en længere bølgelængde end lys kaldes infrarød stråling. Fotometri inkluderer ikke ultraviolett eller infrarød stråling.
Fotometri er baseret på øjens respons på lys som en funktion af bølgelængden. Øjet er ikke lige så følsomt over for alle bølgelængder af lys. Det er mere følsomt over for grønt lys og mindre følsomt over for rødt og violet lys. Øjet tilpasser sig også forskellige lysniveauer. Det har to seestillinger: fotopisk se og skotopisk se.
Fotopisk se er øjens respons ved høje lysniveauer, f.eks. under dagtid eller ved kunstigt lys. Fotopisk se kan skelne farver og detaljer. Skotopisk se er øjens respons ved lave lysniveauer, f.eks. om natten eller under stjernelys. Skotopisk se kan ikke skelne farver og har lav opløsning. Der er også en overgangszone mellem fotopisk og skotopisk se, kaldet mesopisk se.
Fotometri bruger standardiserede modeller af øjens respons på lys ved forskellige bølgelængder og lysniveauer. Disse modeller kaldes luminositetsfunktioner. De anvendes til at vægte den strålingsmæssige effekt ved hver bølgelængde med en faktor, der repræsenterer, hvor følsomt øjet er ved den bølgelængde. Den mest almindeligt anvendte luminositetsfunktion er den fotopiske sensitivitetsfunktion, som modellerer øjens respons under fotopiske forhold. Andre luminositetsfunktioner inkluderer den skotopiske sensitivitetsfunktion og den mesopiske sensitivitetsfunktion.
Fotometri har mange anvendelsesmuligheder inden for forskellige fagområder, teknik og kunst. Det bruges til at måle og karakterisere lysstyrken, farven og kvaliteten af lyskilder, materialer og objekter. Det bruges også til at studere effekten af lys på menneskers sundhed, adfærd og perception.
I denne artikel vil vi udforske nogle af de typer, principper, anvendelser og arbejdsmåder, der findes inden for fotometri, i større detalje. Vi vil også diskutere nogle af de instrumenter og enheder, der anvendes til fotometriske målinger.
Hvad er Fiber Fotometri?
Fiber fotometri er en teknik, der anvendes i nevrovidenskab til at optage neurale aktiviteter hos levende dyr. Den bruger optiske fiberer til at levere excitation lys til neuroner, der udtrykker fluorescerende indikatorer, og samle udsendt fluorescence fra dem.
Fluorescerende indikatorer er molekyler, der ændrer deres fluorescenceegenskaber i respons på ændringer i bestemte biologiske parametre, som kalciumkoncentration, spænding, neurotransmittere osv. Ved at bruge genetisk kodet fluorescerende indikatorer (GEFIs), som GCaMPs, er det muligt at målrette specifikke typer neuroner eller hjerneområder til optisk optagelse.
Fiber fotometri gør det muligt at overvåge den gennemsnitlige aktivitet af store neuronerpopulationer over tid. Den kan bruges til at korrelere neural aktivitet med adfærdsrelaterede begivenheder eller stimuli hos fri bevægelige dyr. Fiber fotometri har fordele i forhold til andre optiske optagelsesteknikker, som to-foton mikroskopi eller kalciumbilledgivning, i forhold til simplicitet, kostnadseffektivitet, bæredygtighed og skalabilitet.
Dog har fiber fotometri også nogle begrænsninger, som lav spatial opløsning, signalforurening fra baggrundsflorescence eller bevægelsesartefakter, og potentiel vaskulært skade eller inflammation fra fiberimplantation.
Hvad er Flamme Fotometri?
Flamme fotometri er en teknik, der anvendes til kemisk analyse for at bestemme koncentrationen af bestemte metalioner i et prøve. Den er også kendt som flamme emissions spektroskopi eller flamme atom emission spektroskopi.
Flamme fotometri fungerer på princippet, at nogle metalioner udsender karakteristiske bølgelængder af lys, når de bliver opvarmet i en flamme. Intensiteten af det udsendte lys er proportional med koncentrationen af metalionerne i prøven.
Flamme fotometri anvendes hovedsageligt til alkali-metaller (gruppe 1) og alkalijordmetaller (gruppe 2), som natrium, kalium, kalsium, lithium osv. Disse metaller har lave ionisationsenergier og kan nemt opexciteres af termisk energi fra en flamme.
For at udføre flamme fotometri sprøjtes en prøveløsning, der indeholder metalionerne, ind i en flamme (normalt en luft-acetylen flamme). Flammen vaporiserer og atomiserer prøven til dens konstituerende elementer. Nogle af disse atomer exciters derefter til højere energiniveauer ved at absorbere termisk energi fra flammen. Disse excitede atomer vender til sidst tilbage til deres grundtilstand ved at udsende fotoner af lys med specifikke bølgelængder, der svarer til deres energiovergange.
Det udsendte lys samles derefter af et lenssystem og passeret igennem en monokromator (et instrument, der vælger et smalt bølgelængdebånd). Monokromatoren tillader kun den ønskede bølgelængde af lys, der svarer til metalionen af interesse, at nå en detector (normalt en fotoelektronmultiplier eller en fotodiode). Detectoren konverterer lyssignalet til et elektrisk signal, der kan måles af en meter eller en optagelsesenhed.
Koncentrationen af metalionen i prøven kan beregnes ved at sammenligne intensiteten af det udsendte lys med en standardkurve, der er opnået fra kendte koncentrationer af samme metalion.
Hvad er Refleksionsfotometri?
Refleksion fotometri er en teknik, der anvendes til at måle farven eller refleksionegetenschaftene af en overflade eller et objekt. Den fungerer på princippet, at forskellige overflader reflekterer forskellige mængder og bølgelængder af lys afhængigt af deres fysiske og kemiske egenskaber.
Refleksionsfotometri bruger en lyskilde (normalt hvidt lys) til at belyste en overflade eller et objekt i en bestemt vinkel. Det reflekterede lys fra overfladen eller objektet måles derefter af en detector (normalt en spektrofotometer eller en farbmåler) i en anden vinkel.
Detectoren analyserer spektrummet eller intensiteten af det reflekterede lys ved forskellige bølgelængder og sammenligner det med en referencestandard (normalt en hvid overflade). Farven eller refleksionegetenschaftene af overfladen eller objektet kan udtrykkes ved forskellige parametre, som nuance (dominerende bølgelængde), saturering (renhed), lysstyrke (lysstyrke), farvekoordinater (x,y,z), farveindeks (CIE Lab*), osv.
Refleksionsfotometri kan bruges til forskellige formål, som kvalitetskontrol, farvetilpasning, farveidentifikation, farvekommunikation osv. Den kan anvendes på forskellige materialer og objekter, som maleminder, tekstiler, plastik, metal og keramik.
Hvad er fotometriske størrelser og enheder?
Fotometriske størrelser er afledt fra radiometriske størrelser ved at anvende luminositetsfunktionen som en vægtefaktor. Luminositetsfunktionen repræsenterer det relative respons fra det menneskelige øje på forskellige bølgelængder af lys. Den mest almindeligt anvendte luminositetsfunktion er den fotopiske sensitivitetsfunktion, som modellerer øjens respons under høje lysniveauer. Anden luminositetsfunktioner inkluderer den skotopiske sensitivitetsfunktion, som modellerer øjens respons under mørke forhold, og den mesopiske sensitivitetsfunktion, som modellerer øjens respons under midlertidige forhold.
Hvad er fotometriske instrumenter og metoder?
Fotometriske instrumenter er enheder, der måler fotometriske størrelser ved hjælp af forskellige metoder og principper. Nogle af de almindelige fotometriske instrumenter og metoder er:
Fotometer: Fotometer er enheder, der måler det relative lysstyrke af lyskilder eller objekter ved at sammenligne dem med en referencestandard. Fotometer kan inddeles i forskellige typer baseret på deres design og anvendelse, som visuelle fotometer, fotoelektriske fotometer, filterfotometer, spektrofotometer osv.
Farbmåler: Farbmålere er enheder, der måler farven af lyskilder eller objekter ved at analysere deres spektral sammensætning. Farbmålere kan inddeles i forskellige typer baseret på deres design og anvendelse, som tristimulus farbmålere, chromameter, spektro-radiometer osv.
Integrerende sfærer: Integrerende sfærer er enheder, der måler den totale lysstrøm fra lyskilder eller objekter ved at indkapsle dem i en sfærisk kavitet med en højt reflekterende indre overflade. Integrerende sfærer kan anvendes til forskellige formål, som kalibrering af lyskilder, måling af refleksion eller
