Φωτομετρία: Τι είναι;

Η φωτομετρία είναι η επιστήμη της μέτρησης του φωτός ως προς την αντίληψή του από το ανθρώπινο μάτι. Διαφέρει από τη ραδιομετρία, η οποία μετρά την ακτινοβολία (συμπεριλαμβανομένου του φωτός) ως προς την απόλυτη ισχύ. Η φωτομετρία λαμβάνει υπόψη μόνο το εύφαντο φάσμα μήκους κύματος (φως) που μπορεί να εγκαταλαμβάνει το ανθρώπινο μάτι.

Το ανθρώπινο μάτι μπορεί να ανιχνεύσει ακτινοβολία με μήκος κύματος μεταξύ 370 nm και 780 nm. Αυτό το εύφαντο φάσμα ονομάζεται απλά φως. Η ακτινοβολία με μήκος κύματος μικρότερο από το φως ονομάζεται υπέρυφαντη ακτινοβολία, ενώ η ακτινοβολία με μήκος κύματος μεγαλύτερο από το φως ονομάζεται υπούρυφη ακτινοβολία. Η φωτομετρία δεν περιλαμβάνει την υπέρυφαντη ή την υπούρυφη ακτινοβολία.

Η φωτομετρία βασίζεται στην αντίδραση του ματιού στο φως ως συνάρτηση του μήκους κύματος. Το μάτι δεν είναι ίσως ευαίσθητο σε όλα τα μήκη κύματος του φωτός. Είναι πιο ευαίσθητο στο πράσινο φως και λιγότερο ευαίσθητο στο κόκκινο και το βιολετί. Το μάτι προσαρμόζεται επίσης σε διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας. Έχει δύο τρόπους θέασης: τη φωτοπική θέαση και τη σκοτοπική θέαση.

Η φωτοπική θέαση είναι η αντίδραση του ματιού σε υψηλά επίπεδα φωτεινότητας, όπως κατά την ημέρα ή υπό τεχνητή φωτεινότητα. Η φωτοπική θέαση μπορεί να διακρίνει χρώματα και λεπτομέρειες. Η σκοτοπική θέαση είναι η αντίδραση του ματιού σε χαμηλά επίπεδα φωτεινότητας, όπως κατά τη νύχτα ή υπό το φως των αστέρων. Η σκοτοπική θέαση δεν μπορεί να διακρίνει χρώματα και έχει χαμηλή ανάλυση. Υπάρχει επίσης μια μεταβατική ζώνη μεταξύ της φωτοπικής και της σκοτοπικής θέασης, η οποία ονομάζεται μεσοπική θέαση.

Η φωτομετρία χρησιμοποιεί πρότυπα μοντέλα της αντίδρασης του ματιού στο φως σε διαφορετικά μήκη κύματος και επίπεδα φωτεινότητας. Αυτά τα μοντέλα ονομάζονται συναρμονικές συναρτήσεις. Χρησιμοποιούνται για να βαρύνουν την ακτινοβολική ισχύ σε κάθε μήκος κύματος με έναν παράγοντα που αντιπροσωπεύει την ευαισθησία του ματιού σε αυτό το μήκος κύματος. Η πιο κοινά χρησιμοποιούμενη συναρμονική συνάρτηση είναι η φωτοπική συνάρτηση ευαισθησίας, η οποία μοντελοποιεί την αντίδραση του ματιού υπό φωτοπικές συνθήκες. Άλλες συναρμονικές συναρτήσεις περιλαμβάνουν τη σκοτοπική συνάρτηση ευαισθησίας και τη μεσοπική συνάρτηση ευαισθησίας.

Η φωτομετρία έχει πολλές εφαρμογές σε διάφορους τομείς της επιστήμης, της μηχανικής και της τέχνης. Χρησιμοποιείται για να μετρήσει και να χαρακτηρίσει τη φωτεινότητα, το χρώμα και την ποιότητα των πηγών φωτός, των υλικών και των αντικειμένων. Χρησιμοποιείται επίσης για να μελετήσει τις επιπτώσεις του φωτός στην ανθρώπινη υγεία, συμπεριφορά και αντίληψη.

Σε αυτό το άρθρο, θα εξερευνήσουμε με περισσότερες λεπτομέρειες μερικά από τα είδη, τα αρχή, τις εφαρμογές και τη λειτουργία της φωτομετρίας. Θα συζητήσουμε επίσης κάποια από τα όργανα και τα μονάδες που χρησιμοποιούνται για φωτομετρικές μετρήσεις.

Τι είναι Φωτομετρία Λεπτών Οπτικών Συνδέσεων

Η φωτομετρία λεπτών οπτικών συνδέσεων είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται στη νευροεπιστήμη για την καταγραφή της νευρικής δραστηριότητας σε ζώντα ζώα. Χρησιμοποιεί οπτικές λεπτές συνδέσεις για να παρέχει ενεργοποιητικό φως σε νευρώνες που εκφράζουν φωτοεκφραστικούς δείκτες και να συλλέγει την εκλαμβανόμενη φωτοεκφραστική ακτινοβολία από αυτούς.

Οι φωτοεκφραστικοί δείκτες είναι μόρια που αλλάζουν τις φωτοεκφραστικές τους ιδιότητες σε απάντηση σε αλλαγές σε ορισμένες βιολογικές παραμέτρους, όπως η συγκέντρωση καλίου, τάση, νευροδιαμεσολαβητές κλπ. Με τη χρήση γενετικά κωδικοποιημένων φωτοεκφραστικών δεικτών (GEFIs), όπως GCaMPs, είναι δυνατό να επιλεγούν συγκεκριμένα είδη νευρώνων ή εγκεφαλικές περιοχές για την οπτική καταγραφή.

Η φωτομετρία λεπτών οπτικών συνδέσεων επιτρέπει την παρακολούθηση της μέσης δραστηριότητας μεγάλων πληθυσμών νευρώνων με την πάροδο του χρόνου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συσχετίσει τη νευρική δραστηριότητα με συμπεριφορικά γεγονότα ή επικίνδυνα στοιχεία σε ελεύθερα κινούμενα ζώα. Η φωτομετρία λεπτών οπτικών συνδέσεων έχει πλεονεκτήματα έναντι άλλων οπτικών τεχνικών καταγραφής, όπως η διφωτονική μικροσκοπία ή η μέτρηση καλίου, όσον αφορά την απλότητα, την οικονομική αποδοτικότητα, τη μεταφορτησιμότητα και την επιμέριση.

Ωστόσο, η φωτομετρία λεπτών οπτικών συνδέσεων έχει και κάποια περιορισμούς, όπως χαμηλή χωρική ανάλυση, ρύπανση του σήματος από φωτοεκφραστική ακτινοβολία ή κινητικές ανωμαλίες, καθώς και πιθανές οργανικές βλάβες ή φλεγμονές από την εγκατάσταση των λεπτών οπτικών συνδέσεων.

Τι είναι Φωτομετρία Φλόγας

Η φωτομετρία φλόγας είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για χημική ανάλυση για την καθορισμό της συγκέντρωσης ορισμένων μεταλλικών ιόντων σε ένα δείγμα. Είναι επίσης γνωστή ως φωτοεκφραστική φλόγα ή φωτοεκφραστική φλόγα ατομικής ακτινοβολίας.

Η φωτομετρία φλόγας βασίζεται στην αρχή ότι κάποια μεταλλικά ιόντα εκλάμβανουν χαρακτηριστικά μήκη κύματος φωτός όταν θερμαίνονται σε μια φλόγα. Η ένταση του εκλαμβανόμενου φωτός είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση των μεταλλικών ιόντων στο δείγμα.

Η φωτομετρία φλόγας χρησιμοποιείται κυρίως για τα αλκαλικά μέταλλα (ομάδα 1) και τα αλκαλικούχα γηινά μέταλλα (ομάδα 2), όπως το νάτριο, το ποτάσιο, το κάλιο, το λιθίο κλπ. Αυτά τα μέταλλα έχουν χαμηλή ενέργεια ιονοποίησης και μπορούν εύκολα να ενεργοποιηθούν από θερμική ενέργεια από μια φλόγα.

Για την εκτέλεση φωτομετρίας φλόγας, ένα δείγμα λύσης που περιέχει τα μεταλλικά ιόντα ραγδαίωνεται σε μια φλόγα (συνήθως φλόγα αέριο-ακετυλενίου). Η φλόγα εξατμίζει και ατομίζει το δείγμα στα συστατικά του στοιχεία. Κάποια από αυτά τα άτομα ενεργοποιούνται σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας απορροφώντας θερμική ενέργεια από τη φλόγα. Αυτά τα ενεργοποιημένα άτομα τελικά επιστρέφουν στο έδαφος τους εκλάμβανοντας φωτόνια φωτός με συγκεκριμένα μήκη κύματος που αντιστοιχούν στις μεταβολές της ενέργειάς τους.

Το εκλαμβανόμενο φως συλλέγεται από ένα σύστημα φακών και περνάει μέσω ενός μονοχρωματικού (συσκευή που επιλέγει ένα στενό φάσμα μήκους κύματος). Ο μονοχρωματικός επιτρέπει μόνο το επιθυμητό μήκος κύματος φωτός που αντιστοιχεί στο μεταλλικό ίον ενδιαφέροντος να φτάσει σε έναν α