Fotometría: Qué é?
A fotometría é a ciencia que mide a luz en función da súa percepción de brillo polo ollo humano. É diferente da radiometría, que mide a enerxía radiante (incluíndo a luz) en termos de potencia absoluta. A fotometría só ten en conta o rango visible de lonxitudes de onda (luz) que pode estimular o ollo humano.
O ollo humano pode detectar radiación cunha lonxitude de onda entre 370 nm e 780 nm. Este rango chámase espectro visible ou simplemente luz. A radiación con unha lonxitude de onda máis curta que a luz chámase radiación ultravioleta, e a radiación con unha lonxitude de onda máis longa que a luz chámase radiación infravermella. A fotometría non inclúe a radiación ultravioleta nin a infravermella.
A fotometría basease na resposta do ollo á luz como función da lonxitude de onda. O ollo non é igualmente sensible a todas as lonxitudes de onda de luz. É máis sensible á luz verde e menos sensible á luz vermella e violeta. O ollo tamén se adapta a diferentes niveis de brillo. Ten dous modos de visión: a visión fótica e a visión escóptica.
A visión fótica é a resposta do ollo a altos niveis de brillo, como durante o día ou baixo iluminación artificial. A visión fótica pode distinguir cores e detalles. A visión escóptica é a resposta do ollo a baixos niveis de brillo, como durante a noite ou baixo a luz das estrelas. A visión escóptica non pode discernir cores e ten baixa resolución. Tamén hai unha zona de transición entre a visión fótica e a escóptica chamada visión mesópica.
A fotometría usa modelos estandarizados da resposta do ollo á luz a diferentes lonxitudes de onda e niveis de brillo. Estes modelos chámense funcións de luminosidade. Usáronse para ponderar a potencia radiante a cada lonxitude de onda por un factor que representa a sensibilidade do ollo a esa lonxitude de onda. A función de luminosidade máis comúnmente usada é a función de sensibilidade fótica, que modela a resposta do ollo baixo condicións fóticas. Outras funcións de luminosidade inclúen a función de sensibilidade escóptica e a función de sensibilidade mesópica.
A fotometría ten moitas aplicacións en diversos campos da ciencia, enxeñaría e arte. Úsase para medir e caracterizar o brillo, cor e calidade de fontes de luz, materiais e obxectos. Tamén úsase para estudar os efectos da luz na saúde, comportamento e percepción humana.
Neste artigo, exploraremos algunhas dos tipos, principios, aplicacións e funcionamento da fotometría con máis detalle. Tamén discutiremos algúns dos instrumentos e unidades usados para as medidas fotométricas.
Que é a Fotometría de Fibra?
A fotometría de fibra é unha técnica utilizada en neurociencia para rexistrar a actividade neuronal en animais vivos. Usa fibras ópticas para entregar luz de excitación a neuronas que expresan indicadores fluorescentes e recoller a fluorescencia emitida por elas.
Os indicadores fluorescentes son moléculas que cambian as súas propiedades de fluorescencia en resposta a cambios en certos parámetros biolóxicos, como a concentración de calcio, voltaxe, neurotransmisores, etc. Usando indicadores fluorescentes codificados xenéticamente (GEFIs), como os GCaMPs, é posible dirixirse a tipos específicos de neuronas ou rexións cerebrais para a rexistro óptico.
A fotometría de fibra permite monitorizar a actividade media de grandes poboacións de neuronas ao longo do tempo. Pode usarse para correlacionar a actividade neuronal con eventos comportamentais ou estímulos en animais en movemento libre. A fotometría de fibra ten vantaxes sobre outras técnicas de rexistro óptico, como a microscopía de dúas fótons ou a imaxe de calcio, en termos de simplicidade, eficacia de custo, portabilidade e escalabilidade.
No entanto, a fotometría de fibra tamén ten algúns limitacións, como baixa resolución espacial, contaminación do sinal por fluorescencia de fondo ou artefactos de movemento, e posibles danos teciduais ou inflamación debido á implantación da fibra.
Que é a Fotometría de Llama?
A fotometría de llama é unha técnica utilizada para análise química para determinar a concentración de certos íons metálicos nunha mostra. Tamén coñécese como espectroscopia de emisión de llama ou espectroscopia de emisión atómica de llama.
A fotometría de llama funciona no principio de que algúns íons metálicos emiten lonxitudes de onda características de luz cando son calentados nunha llama. A intensidade da luz emitida é proporcional á concentración dos íons metálicos na mostra.
A fotometría de llama úsase principalmente para metais alcalinos (grupo 1) e metais alcalinotérreos (grupo 2), como sodio, potasio, calcio, litio, etc. Estes metais teñen baixas enerxías de ionización e poden ser facilmente excitados pola enerxía térmica dunha llama.
Para realizar a fotometría de llama, unha solución de mostra contendo os íons metálicos é pulverizada nunha llama (xeralmente unha llama de aire-acetileno). A llama vaporiza e atomiza a mostra nos seus elementos constituintes. Algúns destes átomos son entón excitados a niveis de enerxía máis altos absorvendo enerxía térmica da llama. Estes átomos excitados acaban retornando ao seu estado fundamental emitindo fotóns de luz con lonxitudes de onda específicas correspondentes ás súas transicións de enerxía.
A luz emitida é entón recollida por un sistema de lentes e pasada a través dun monocromador (un dispositivo que selecciona un rango estreito de lonxitudes de onda). O monocromador só permite que a lonxitude de onda deseada de luz correspondente ao íon metálico de interese chegue a un detector (xeralmente un tubo fotomultiplicador ou un fotodiodo). O detector converte a señal de luz nunha señal eléctrica que pode ser medida por un medidor ou un gravador.
A concentración do íon metálico na mostra pode calcularse comparando a intensidade da luz emitida cunha curva estándar obtida a partir de concentracións coñecidas do mesmo íon metálico.
Que é a Fotometría de Reflectancia?
Reflectancia fotometría é unha técnica utilizada para medir a cor ou reflectancia de unha superficie ou un obxecto. Funciona no principio de que diferentes superficies reflejan cantidades e lonxitudes de onda diferentes de luz dependendo das súas características físicas e químicas.
A fotometría de reflectancia usa unha fonte de luz (xeralmente luz branca) para iluminar unha superficie ou un obxecto nun certo ángulo. A luz refletida da superficie ou obxecto é entón medida por un detector (xeralmente un espectrofotómetro ou un colorímetro) noutra dirección.
O detector analiza o espectro ou a intensidade da luz refletida a diferentes lonxitudes de onda e compárao cun estándar de referencia (xeralmente unha superficie branca). A cor ou as propiedades de reflectancia da superficie ou obxecto poden expresarse mediante varios parámetros, como matiz (lonxitude de onda dominante), saturación (pureza), brillo (luminancia), coordenadas cromáticas (x,y,z), índice de cor (CIE Lab*), etc.
A fotometría de reflectancia pode usarse para varios propósitos, como control de calidade, coincidencia de cores, identificación de cores, comunicación de cores, etc. Pode aplicarse a diversos materiais e obxectos, como pinturas, têxteis, plásticos, metais e cerámicas.
Que son as Cantidades e Unidades Fotométricas?
As cantidades fotométricas derivan das cantidades radiométricas aplicando a función de luminosidade como factor de ponderación. A función de luminosidade representa a resposta relativa do ollo humano a diferentes lonxitudes de onda de luz. A función de luminosidade máis comúnmente usada é a función de sensibilidade fótica, que modela a resposta do ollo en condicións brillantes. Outras funcións de luminosidade inclúen a función de sensibilidade escóptica, que modela a resposta do ollo en condicións escuras, e a función de sensibilidade mesópica, que modela a resposta do ollo en condicións intermedias.
Que son os Instrumentos e Métodos Fotométricos?
Os instrumentos fotométricos son dispositivos que miden cantidades fotométricas usando varios métodos e principios. Algunhos dos instrumentos fotométricos comúns e métodos son:
Fotómetros: Os fotómetros son dispositivos que miden o brillo relativo de fontes de luz ou obxectos comparándolos con un estándar de referencia. Os fotómetros poden clasificarse en diferentes tipos segundo o seu deseño e aplicación, como fotómetros visuais, fotoeléctricos, con filtro, espectrofotómetros, etc.
Colorímetros: Os colorímetros son dispositivos que miden a cor de fontes de luz ou obxectos analizando a súa composición espectral. Os colorímetros poden clasificarse en diferentes tipos segundo o seu deseño e aplicación, como colorímetros tristímulus, cromámetros, espectrorradiómetros, etc.
Esferas integradoras: As esferas integradoras son dispositivos que miden o fluxo luminoso total de fontes de luz ou obxectos encerrándolos nunha cavidade esférica con unha superficie interna altamente reflectante. As esferas integradoras poden usarse para varios propósitos, como a calibración de fontes de luz, a medida de reflectancia ou transmitancia de materiais, a medida da distribución angular de fontes de luz, etc.
Goniofotómetros: Os goniofotómetros son dispositivos que miden a distribución angular de intensidade luminosa ou luminancia de fontes de luz ou obxectos xirándolos arredor dun ou máis eixos. Os goniofotómetros poden usarse para varios propósitos, como a caracterización de fontes de luz, a medida de propiedades ópticas de materiais, a medida de deslumbramento ou ratios de contraste de pantallas, etc.
