Fotometri: Apa itu?

Fotometri adalah ilmu yang mempelajari pengukuran cahaya berdasarkan kecerahan yang dirasakan oleh mata manusia. Fotometri berbeda dari radiometri, yang mengukur energi radiasi (termasuk cahaya) berdasarkan daya absolut. Fotometri hanya mempertimbangkan rentang panjang gelombang (cahaya) yang dapat merangsang mata manusia.

Mata manusia dapat mendeteksi radiasi yang memiliki panjang gelombang antara 370 nm dan 780 nm. Rentang ini disebut spektrum terlihat atau sederhananya cahaya. Radiasi dengan panjang gelombang lebih pendek dari cahaya disebut radiasi ultraviolet, dan radiasi dengan panjang gelombang lebih panjang dari cahaya disebut radiasi inframerah. Fotometri tidak mencakup radiasi ultraviolet atau inframerah.

Fotometri didasarkan pada respons mata terhadap cahaya sebagai fungsi panjang gelombang. Mata tidak sama sensitifnya terhadap semua panjang gelombang cahaya. Mata lebih sensitif terhadap cahaya hijau dan kurang sensitif terhadap cahaya merah dan ungu. Mata juga menyesuaikan diri dengan tingkat kecerahan yang berbeda. Mata memiliki dua mode penglihatan: penglihatan fotopik dan penglihatan skotopik.

Penglihatan fotopik adalah respons mata pada tingkat kecerahan yang tinggi, seperti siang hari atau di bawah pencahayaan buatan. Penglihatan fotopik dapat membedakan warna dan detail. Penglihatan skotopik adalah respons mata pada tingkat kecerahan yang rendah, seperti malam hari atau di bawah cahaya bintang. Penglihatan skotopik tidak dapat membedakan warna dan memiliki resolusi rendah. Ada juga zona transisi antara penglihatan fotopik dan skotopik yang disebut penglihatan mesopik.

Fotometri menggunakan model standar respons mata terhadap cahaya pada panjang gelombang dan tingkat kecerahan yang berbeda. Model-model ini disebut fungsi luminositas. Fungsi-fungsi ini digunakan untuk memberi bobot daya radiasi pada setiap panjang gelombang dengan faktor yang mewakili seberapa sensitifnya mata pada panjang gelombang tersebut. Fungsi luminositas yang paling umum digunakan adalah fungsi sensitivitas fotopik, yang memodelkan respons mata dalam kondisi fotopik. Fungsi luminositas lainnya termasuk fungsi sensitivitas skotopik dan fungsi sensitivitas mesopik.

Fotometri memiliki banyak aplikasi di berbagai bidang ilmu, teknik, dan seni. Fotometri digunakan untuk mengukur dan mengkarakterisasi kecerahan, warna, dan kualitas sumber cahaya, material, dan objek. Fotometri juga digunakan untuk mempelajari efek cahaya terhadap kesehatan, perilaku, dan persepsi manusia.

Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi beberapa jenis, prinsip, aplikasi, dan kerja fotometri secara lebih rinci. Kita juga akan membahas beberapa instrumen dan satuan yang digunakan untuk pengukuran fotometrik.

Apa itu Fotometri Serat?

Fotometri serat adalah teknik yang digunakan dalam neurosains untuk merekam aktivitas neuron pada hewan hidup. Teknik ini menggunakan serat optik untuk mengirim cahaya eksitasi ke neuron yang mengungkap indikator fluoresensi dan mengumpulkan fluoresensi yang dipancarkan dari mereka.

Indikator fluoresensi adalah molekul yang mengubah sifat fluoresensinya sebagai respons terhadap perubahan parameter biologis tertentu, seperti konsentrasi kalsium, tegangan, neurotransmitter, dll. Dengan menggunakan indikator fluoresensi yang dikodekan genetik (GEFI), seperti GCaMPs, dimungkinkan untuk menargetkan jenis neuron atau wilayah otak tertentu untuk perekaman optik.

Fotometri serat memungkinkan pemantauan aktivitas rata-rata populasi neuron besar seiring waktu. Teknik ini dapat digunakan untuk mengorelasikan aktivitas neuron dengan peristiwa perilaku atau rangsangan pada hewan yang bebas bergerak. Fotometri serat memiliki keuntungan dibandingkan teknik perekaman optik lainnya, seperti mikroskop dua foton atau pencitraan kalsium, dalam hal kesederhanaan, efisiensi biaya, portabilitas, dan skalabilitas.

Namun, fotometri serat juga memiliki beberapa batasan, seperti resolusi spasial rendah, kontaminasi sinyal dari fluoresensi latar belakang atau artefak gerakan, serta potensi kerusakan jaringan atau peradangan dari implantasi serat.

Apa itu Fotometri Api?

Fotometri api adalah teknik yang digunakan untuk analisis kimia untuk menentukan konsentrasi ion logam tertentu dalam sampel. Teknik ini juga dikenal sebagai spektroskopi emisi api atau spektroskopi emisi atom api.

Fotometri api bekerja berdasarkan prinsip bahwa beberapa ion logam memancarkan panjang gelombang cahaya khas ketika dipanaskan dalam api. Intensitas cahaya yang dipancarkan proporsional dengan konsentrasi ion logam dalam sampel.

Fotometri api terutama digunakan untuk logam alkali (grup 1) dan logam alkali tanah (grup 2), seperti natrium, kalium, kalsium, litium, dll. Logam-logam ini memiliki energi ionisasi yang rendah dan dapat dengan mudah dipicu oleh energi termal dari api.

Untuk melakukan fotometri api, larutan sampel yang mengandung ion logam disemprotkan ke dalam api (biasanya api udara-acetylene). Api menguapkan dan mematomisasi sampel menjadi elemen-elemen penyusunnya. Beberapa atom ini kemudian dipicu ke tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyerap energi termal dari api. Atom-atom yang dipicu akhirnya kembali ke keadaan dasarnya dengan memancarkan foton cahaya dengan panjang gelombang khusus yang sesuai dengan transisi energinya.

Cahaya yang dipancarkan kemudian dikumpulkan oleh sistem lensa dan melewati monokromator (perangkat yang memilih rentang panjang gelombang yang sempit). Monokromator hanya memungkinkan panjang gelombang cahaya yang diinginkan yang sesuai dengan ion logam tertentu untuk mencapai detektor (biasanya tabung fotomultiplier atau fotodiode). Detektor mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal listrik yang dapat diukur oleh meter atau perekam.

Konsentrasi ion logam dalam sampel dapat dihitung dengan membandingkan intensitas cahaya yang dipancarkan dengan kurva standar yang diperoleh dari konsentrasi yang diketahui dari ion logam yang sama.

Apa itu Fotometri Reflektansi?

Reflektansi fotometri adalah teknik yang digunakan untuk mengukur warna atau reflektansi permukaan atau objek. Teknik ini bekerja berdasarkan prinsip bahwa permukaan yang berbeda memantulkan jumlah dan panjang gelombang cahaya yang berbeda tergantung pada karakteristik fisik dan kimianya.

Fotometri reflektansi menggunakan sumber cahaya (biasanya cahaya putih) untuk menerangi permukaan atau objek pada sudut tertentu. Cahaya yang dipantulkan dari permukaan atau objek kemudian diukur oleh detektor (biasanya spektrofotometer atau colorimeter) pada sudut lain.

Detektor menganalisis spektrum atau intensitas cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombang yang berbeda dan membandingkannya dengan standar referensi (biasanya permukaan putih). Warna atau sifat reflektansi permukaan atau objek dapat dinyatakan oleh berbagai parameter, seperti nuansa (panjang gelombang dominan), saturasi (keaslian), kecerahan (luminansi), koordinat kromatisitas (x,y,z), indeks warna (CIE Lab*), dll.

Fotometri reflektansi dapat digunakan untuk berbagai tujuan, seperti kontrol kualitas, pencocokan warna, identifikasi warna, komunikasi warna, dll. Teknik ini dapat diterapkan pada berbagai material dan objek, seperti cat, tekstil, plastik, logam, dan keramik.

Apa Saja Besaran dan Satuan Fotometri?

Besaran fotometri diturunkan dari besaran radiometri dengan menerapkan fungsi luminositas sebagai faktor pembobot. Fungsi luminositas mewakili respons relatif mata manusia terhadap panjang gelombang cahaya yang berbeda. Fungsi luminositas yang paling umum digunakan adalah fungsi sensitivitas fotopik, yang memodelkan respons mata dalam kondisi terang. Fungsi luminositas lainnya termasuk fungsi sensitivitas skotopik, yang memodelkan respons mata dalam kondisi gelap, dan fungsi sensitivitas mesopik, yang memodelkan respons mata dalam kondisi menengah.

Apa Saja Alat dan Metode Fotometri?

Alat fotometri adalah perangkat yang mengukur besaran fotometri menggunakan berbagai metode dan prinsip. Beberapa alat dan metode fotometri yang umum adalah:

• Fotometer: Fotometer adalah perangkat yang mengukur kecerahan relatif sumber cahaya atau objek dengan membandingkannya dengan standar referensi. Fotometer dapat diklasifikasikan menjadi berbagai jenis berdasarkan desain dan aplikasinya, seperti fotometer visual, fotometer fotoelektrik, fotometer filter, spektrofotometer, dll.

• Colorimeter: Colorimeter adalah perangkat yang mengukur warna sumber cahaya atau objek dengan menganalisis komposisi spektralnya. Colorimeter dapat diklasifikasikan menjadi berbagai jenis berdasarkan desain dan aplikasinya, seperti colorimeter tristimulus, chromameter, spectroradiometer, dll.

• Bola integrasi: Bola integrasi adalah perangkat yang mengukur fluks luminus total sumber cahaya atau objek dengan mengenklosurinya dalam rongga bola dengan permukaan inner yang sangat reflektif. Bola integrasi dapat digunakan untuk berbagai tujuan, seperti kalibrasi sumber cahaya, pengukuran reflektansi atau transmisi bahan, pengukuran distribusi sudut sumber cahaya, dll.

• Goniophotometer: Goniophotometer adalah perangkat yang mengukur distribusi sudut intensitas luminus atau luminans sumber cahaya atau objek dengan mem