Ljósfræði: Hvað er það?
Ljósfræði er vísindalegt greinarmál sem fjallar um mælingu ljóss eftir því hvernig maður hefur ávallt tekið til við ljósi. Það er ekki eins og strálarfræði, sem mælir með strálfögu (íslenskt orð fyrir radiant energy) eða ljós eftir fullkrafti. Ljósfræði hefur að aðili aðeins sjónlegt spektrum sem getur hugverkað augun manns.
Augun manns geta skynsamlega uppgötvað geisla sem hafa bæði lengd milli 370 nm og 780 nm. Þetta bil kallast sýnilegt spektrum eða einfaldlega ljós. Geislar sem eru styttri en ljós kallast ultraviolett ljós, en geislar sem eru lengri en ljós kallast infraröðul ljós. Ljósfræði tekur ekki tillit til ultraviolett eða infraröðul ljós.
Ljósfræði byggist á ávörpsmælingu auganna eftir ljósgildi. Augan eru ekki jafnt smákvæð fyrir allar ljósgildi. Þau eru mest smákvæð fyrir grænt ljós og minnst fyrir rautt og fiólublátt ljós. Augan hefja sig líka að mismunandi ljósstöðum. Þau hafa tvær sjónskilyrði: ljóshljóðsjón og dökkhjóðsjón.
Ljóshljóðsjón er auganna svar við háa ljósstöð, svo sem á dag eða undir gertu ljósi. Ljóshljóðsjón getur skilgreint lit og details. Dökkhjóðsjón er auganna svar við lága ljósstöð, svo sem á nótt eða undir stjörnuljósi. Dökkhjóðsjón getur ekki skilgreint liti og hefur lága skýrleika. Það er einnig skipting milli ljóshljóðsjónar og dökkhjóðsjónar sem kallast miðhjóðsjón.
Ljósfræði notar staðaldaða myndir af auganna svari við ljós í mismunandi ljósgildum og ljósstöðum. Þessar myndir kallast ljósdæfnifall. Þau eru notað til að veita vigt á strálfögu fyrir hverja ljósgildi með því að taka tillit til þess hversu smákvæð augan eru fyrir það ljósgildi. Möst notaða ljósdæfnifall er ljóshljóðsæfnifall, sem myndar auganna svar undir ljóshljóðskilyrðum. Aðra ljósdæfniföll eru dökkhjóðsæfnifall og miðhjóðsæfnifall.
Ljósfræði hefur mörg munur notkun í ýmsum vísindagreinum, verkfræði og listum. Það er notað til að mæla og lýsa ljósstyrk, lit og gæði ljóskilda, efna og hluta. Það er líka notað til að rannsaka áhrif ljóss á heilsu, atferli og skynsamlegu manns.
Í þessu greinum munum við skoða nokkur tegundir, grundvöll, notkun og starfsemi ljósfræði í meiri détail. Við munum líka ræða sumar tækj og einingar sem notaðar eru fyrir ljósfræðimælingar.
Hvað er Fiber Photometry?
Fiber photometry er aðferð sem notuð er í hjúnaverkfræði til að taka upp nevronaþróun í lifandi dýrum. Það notar ljósfibrur til að senda virkjarljós til nevrana sem sýna ljósbirtingarmerki og safna útsendið ljós frá þeim.
Ljósbirtingarmerki eru efni sem breyta ljósbirtingargildum sínum í samsvar við breytingar á öruggum líffræðilegum parametrum, eins og kalsínþéttleik, spenna, neyrotransmitter, o.s.frv. Með notkun genetískt kodda ljósbirtingarmerka (GEFIs), eins og GCaMPs, er hægt að marka ákveðna tegundir nevrana eða heilahjúnarsvæði fyrir ljósmælingar.
Fiber photometry leyfir að horfa á meðaltalvirki stórar fjöldi nevrana yfir tíma. Það má nota til að tengja nevronavirki við atferlisatburði eða stimula í frjálslega ferandi dýrum. Fiber photometry hefur kosti yfir öðrum ljósmælingaraðferðum, eins og tvíbrotmyndunar eða kalsímmýndunar, í samræmi við einföldleika, kostefni, brotthæð og möguleika til að auka.
En fiber photometry hefur líka nokkrar takmarkanir, eins og lága rúmfræðileg skýrleika, skenni frá bakgrunnsljósi eða færsluhlutum, og mögulegar vegaskadningar eða blæðingar frá fibrasettingu.
Hvað er Flammyndun?
Flammyndun er aðferð sem notuð er fyrir efnavísinda til að ákveða magn á ákveðnum metalleitur í prófi. Hún er einnig kölluð flammyspektrómetrí eða flammatómgeislaspéktrómetrí.
Flammyndun byggist á því að sumir metalleitur gefa út kennileg ljósgildi þegar þeir eru hitaðir í flammi. Intensitetin á útsendu ljósinu er í hlutfalli við magn metalleitra í prófinu.
Flammyndun er aðallega notuð fyrir alkali metalleitra (hópur 1) og alkalisjármetsleitru (hópur 2), eins og natrium, kalium, kalsíum, lítíum, o.s.frv. Þessi leitru hafa lága ionískunareinkvæði og geta auðveldlega verið eggjuð af varmiefni frá flammi.
Til að framkvæma flammyndun er spreytt prófleysa sem inniheldur metalleitrunar í flamman (venjulega loft-aketylenflamman). Flamman drekar og atomarar prófið í sínar aðildar. Sumar af þessum átömum eru svo eggjuð í hærri orkuþungum með því að absorbera varmefni frá flamman. Þessi eggjuð átómum fara síðan aftur í grunnorustöðu með því að gefa út ljósþungum með fastu ljósgildum sem samsvara orkuöryggjunum.
Útsendið ljós er svo safnað af lensakerfi og sent í gegnum monokromator (tæki sem velur snertengt ljósgildi). Monokromator leyfir aðeins áhugaða ljósgildi sem samsvarar metalleitran af áhugi að ná í detektor (venjulega ljósmagnaföllum eða ljósdioda). Detektorn breytir ljóssignali í elektriskt signal sem er mælt með metri eða skráringartæki.
Magn metalleitrans í prófinu má reikna með því að sameina intensitet útsenda ljóss með staðalferli sem fengið er frá þekktum magni sama metalleitras.
Hvað er Endursendingarljósfræði?
Endursending ljósfræði er aðferð sem notuð er til að mæla lit eða endursendingareiginleika yfirborðs eða hluts. Hún byggist á því að mismunandi yfirborð endursenda mismunandi magn og ljósgildi ljósins eftir því hvaða eiginleika þau hafa.
Endursendingarljósfræði notar ljóskildu (venjulega hvítljós) til að lypta yfirborði eða hluti á ákveðnu horni. Endursendu ljós frá yfirborði eða hlutinum er síðan mælt með detektorn (venjulega spektrómetrinu eða litamælinu) á annað horn.
Detektorn greinir spektra eða intensitet endursendu ljóss í mismunandi ljósgildum og sameinar það við viðmið (venjulega hvítyfirborð). Lit eða endursendingareiginleikar yfirborðs eða hlutsins geta verið skilgreindir með mismunandi parametrar, eins og lit (dominant ljósgildi), met (rennhleðsla), ljósstyrk (lykt), litarkoordinatar (x,y,z), litaindex (CIE Lab*), o.s.frv.
Endursendingarljósfræði má nota fyrir mörg munur áfangi, eins og gæðastjórnun, litasamanstilling, litakennsla, litakommunikation, o.s.frv. Hún má beitt vera á mismunandi efni og hluti, eins og málar, textíl, plast, metill, og keramik.
Hvað eru ljósfræðimæligildi og einingar?
Ljósfræðimæligildi eru afleiðin frá strálmæligildum með því að nota ljósdæfnifall sem vægi. Ljósdæfnifall lýsir samsvara auganna við mismunandi ljósgildi ljósins. Möst notaða ljósdæfnifall er ljóshljóðsæfnifall, sem myndar auganna svar undir ljóshljóðskilyrðum. Aðra ljósdæfniföll eru dökkhjóðsæfnifall, sem myndar auganna svar undir dökkhjóðskilyrðum, og miðhjóðsæfnifall, sem myndar auganna svar undir miðhjóðskilyrðum.
Hvað eru ljósfræðitæki og aðferðir?
Ljósfræðitæki eru tæki sem mæla ljósfræðimæligildi með mismunandi aðferðum og grundvöllum. Eftirfarandi eru nokkur algeng tæki og aðferðir:
