Fotometri: Apakah itu?
Fotometri adalah sains yang mengukur cahaya berdasarkan kecerahan yang dipersepsikan oleh mata manusia. Ia berbeza daripada radiometri, yang mengukur tenaga radiatif (termasuk cahaya) dari segi kuasa mutlak. Fotometri hanya mempertimbangkan julat panjang gelombang (cahaya) yang boleh merangsang mata manusia.
Mata manusia dapat mendeteksi radiasi yang mempunyai panjang gelombang antara 370 nm dan 780 nm. Julat ini dipanggil spektrum terlihat atau hanya cahaya. Radiasi dengan panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya disebut radiasi ultraviolet, dan radiasi dengan panjang gelombang lebih panjang daripada cahaya disebut radiasi inframerah. Fotometri tidak termasuk radiasi ultraviolet atau inframerah.
Fotometri didasarkan pada respons mata terhadap cahaya sebagai fungsi panjang gelombang. Mata tidak sama sensitifnya terhadap semua panjang gelombang cahaya. Ia lebih sensitif terhadap cahaya hijau dan kurang sensitif terhadap cahaya merah dan ungu. Mata juga menyesuaikan diri dengan tingkat kecerahan yang berbeda. Ia mempunyai dua modus 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. Terdapat juga zon transit 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. Mereka digunakan untuk menimbang daya radiatif pada setiap panjang gelombang dengan faktor yang mewakili seberapa sensitif 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 mempunyai banyak aplikasi di pelbagai bidang sains, kejuruteraan, dan seni. Ia digunakan untuk mengukur dan menggambarkan kecerahan, warna, dan kualitas sumber cahaya, bahan, dan objek. Ia juga digunakan untuk mengkaji kesan cahaya terhadap kesihatan, tingkah laku, dan persepsi manusia.
Dalam artikel ini, kami akan meneroka beberapa jenis, prinsip, aplikasi, dan kerja fotometri secara lebih mendalam. Kami juga akan membincangkan beberapa instrumen dan unit yang digunakan untuk pengukuran fotometrik.
Apa itu Fotometri Serat?
Fotometri serat adalah teknik yang digunakan dalam neurosains untuk merekod aktiviti neural pada haiwan hidup. Ia menggunakan serat optik untuk menghantar cahaya eksitasi kepada neuron yang mengeluarkan indikator fluoresen dan mengumpul fluoresensi yang dipancarkan daripadanya.
Indikator fluoresen adalah molekul yang mengubah sifat fluoresensinya sebagai tindak balas terhadap perubahan parameter biologi tertentu, seperti konsentrasi kalsium, voltan, neurotransmitter, dll. Dengan menggunakan indikator fluoresen yang dikod genetik (GEFIs), seperti GCaMPs, adalah mungkin untuk menargetkan jenis neuron atau wilayah otak tertentu untuk rekodan optikal.
Fotometri serat membolehkan pemantauan aktiviti purata populasi besar neuron sepanjang masa. Ia boleh digunakan untuk mengorelasikan aktiviti neural dengan peristiwa perilaku atau rangsangan pada haiwan yang bebas bergerak. Fotometri serat mempunyai kelebihan dibandingkan teknik rekodan optikal lain, seperti mikroskop dua foton atau pencitraan kalsium, dari segi kesederhanaan, kos-efektivitas, portabiliti, dan skalabiliti.
Namun, fotometri serat juga mempunyai beberapa batasan, seperti resolusi spasial yang rendah, pencemaran sinyal dari fluoresensi latar belakang atau artefak gerakan, dan potensi kerusakan atau peradangan jaringan dari implan serat.
Apa itu Fotometri Api?
Fotometri api adalah teknik yang digunakan untuk analisis kimia untuk menentukan konsentrasi ion logam tertentu dalam sampel. Ia juga dikenali sebagai spektroskopi emisi api atau spektroskopi emisi atom api.
Fotometri api berfungsi atas prinsip bahwa beberapa ion logam memancarkan panjang gelombang cahaya yang khas apabila dipanaskan dalam api. Intensiti cahaya yang dipancarkan sebanding dengan konsentrasi ion logam dalam sampel.
Fotometri api biasanya digunakan untuk logam alkali (kelompok 1) dan logam alkali bumi (kelompok 2), seperti natrium, kalium, kalsium, litium, dll. Logam-logam ini mempunyai energi ionisasi yang rendah dan boleh mudah dipicu oleh tenaga termal dari api.
Untuk melakukan fotometri api, larutan sampel yang mengandungi ion logam disemprotkan ke dalam api (biasanya api udara-acetylene). Api menguapkan dan mengatomkan sampel menjadi unsur-unsur penyusunnya. Beberapa atom ini kemudian dipicu ke tahap energi yang lebih tinggi dengan menyerap tenaga termal dari api. Atom-atom yang dipicu akhirnya kembali ke keadaan dasarnya dengan memancarkan foton cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang sesuai dengan transisi energi mereka.
Cahaya yang dipancarkan kemudian dikumpulkan oleh sistem lensa dan dilewatkan melalui monokromator (peranti yang memilih julat panjang gelombang yang sempit). Monokromator hanya membolehkan panjang gelombang cahaya yang diinginkan yang berkaitan dengan ion logam tertentu mencapai detektor (biasanya tabung fotomultiplier atau fotodiode). Detektor mengubah isyarat cahaya menjadi isyarat elektrik yang boleh diukur oleh meter atau perekam.
Konsentrasi ion logam dalam sampel boleh dihitung dengan membandingkan intensiti cahaya yang dipancarkan dengan kurva standard 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 sifat permukaan atau objek. Ia berfungsi atas prinsip bahwa permukaan yang berbeda memantulkan jumlah dan panjang gelombang cahaya yang berbeda bergantung pada ciri-ciri fizikal dan kimia mereka.
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 intensiti cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombang yang berbeda dan membandingkannya dengan standard rujukan (biasanya permukaan putih). Warna atau sifat reflektansi permukaan atau objek dapat dinyatakan oleh pelbagai parameter, seperti hue (panjang gelombang dominan), saturasi (kebersihan), kecerahan (luminans), koordinat kromatisitas (x,y,z), indeks warna (CIE Lab*), dll.
Fotometri reflektansi boleh digunakan untuk pelbagai tujuan, seperti pengawalan kualiti, pencocokan warna, identifikasi warna, komunikasi warna, dll. Ia boleh diterapkan pada pelbagai bahan dan objek, seperti cat, tekstil, plastik, logam, dan keramik.
Apakah Kuantiti dan Unit Fotometrik?
Kuantiti fotometrik diturunkan dari kuantiti radiometrik 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 cerah. Fungsi luminositas lainnya termasuk fungsi sensitivitas skotopik, yang memodelkan respons mata dalam kondisi gelap, dan fungsi sensitivitas mesopik, yang memodelkan respons mata dalam kondisi intermediate.
Apakah Instrumen dan Kaedah Fotometrik?
Instrumen fotometrik adalah peranti yang mengukur kuantiti fotometrik menggunakan pelbagai kaedah dan prinsip. Beberapa instrumen dan kaedah fotometrik yang umum adalah:
Fotometer: Fotometer adalah peranti yang mengukur kecerahan relatif sumber cahaya atau objek dengan membandingkannya dengan standard rujukan. Fotometer dapat diklasifikasikan menjadi jenis yang berbeda berdasarkan desain dan aplikasinya, seperti fotometer visual, fotometer fotoelektrik, fotometer filter, spektrofotometer, dll.
Colorimeter: Colorimeter adalah peranti yang mengukur warna sumber cahaya atau objek dengan menganalisis komposisi spektralnya. Colorimeter dapat diklasifikasikan menjadi jenis yang berbeda berdasarkan desain dan aplikasinya, seperti colorimeter tristimulus, chromameter, spectroradiometer, dll.
Sfera integrasi: Sfera integrasi adalah peranti yang mengukur fluks luminus total sumber cahaya atau objek dengan mengurungnya dalam rongga sferis dengan permukaan dalam yang sangat reflektif. Sfera integrasi dapat digunakan untuk pelbagai tujuan, seperti kalibrasi sumber cahaya, pengukuran reflektansi atau transmitansi bahan, pengukuran distribusi sudut sumber cahaya, dll.
