Fotometrie: Wat is het?
Fotometrie is de wetenschap die zich bezighoudt met het meten van licht in termen van de waargenomen helderheid voor het menselijk oog. Het verschilt van radiometrie, die stralingsenergie (inclusief licht) meet in termen van absolute kracht. Fotometrie houdt alleen rekening met het zichtbare golflengtebereik (licht) dat het menselijk oog kan stimuleren.
Het menselijk oog kan straling detecteren met een golflengte tussen 370 nm en 780 nm. Dit bereik wordt het zichtbare spectrum of simpelweg licht genoemd. Straling met een kortere golflengte dan licht wordt ultraviolette straling genoemd, en straling met een langere golflengte dan licht wordt infraroodstraling genoemd. Fotometrie omvat geen ultraviolette of infraroodstraling.
Fotometrie is gebaseerd op de respons van het oog op licht als functie van de golflengte. Het oog is niet even gevoelig voor alle golflengten van licht. Het is gevoeliger voor groen licht en minder gevoelig voor rood en violet licht. Het oog past zich ook aan verschillende niveaus van helderheid aan. Het heeft twee modi van gezichtsvermogen: fotopisch gezichtsvermogen en scotopisch gezichtsvermogen.
Fotopisch gezichtsvermogen is de reactie van het oog bij hoge niveaus van helderheid, zoals overdag of onder kunstmatige verlichting. Fotopisch gezichtsvermogen kan kleuren en details onderscheiden. Scotopisch gezichtsvermogen is de reactie van het oog bij lage niveaus van helderheid, zoals 's nachts of onder sterrenlicht. Scotopisch gezichtsvermogen kan geen kleuren onderscheiden en heeft een lage resolutie. Er is ook een overgangszone tussen fotopisch en scotopisch gezichtsvermogen, genaamd mesopisch gezichtsvermogen.
Fotometrie maakt gebruik van gestandaardiseerde modellen van de respons van het oog op licht bij verschillende golflengtes en helderniveaus. Deze modellen worden luminositeitsfuncties genoemd. Ze worden gebruikt om de stralingskracht bij elke golflengte te wegen door een factor die aangeeft hoe gevoelig het oog is bij die golflengte. De meest gebruikte luminositeitsfunctie is de fotopische sensitiviteitsfunctie, die de respons van het oog onder fotopische omstandigheden modelleert. Andere luminositeitsfuncties zijn de scotopische sensitiviteitsfunctie en de mesopische sensitiviteitsfunctie.
Fotometrie heeft veel toepassingen in verschillende takken van wetenschap, techniek en kunst. Het wordt gebruikt om de helderheid, kleur en kwaliteit van lichtbronnen, materialen en objecten te meten en te karakteriseren. Het wordt ook gebruikt om de effecten van licht op de gezondheid, gedrag en perceptie van mensen te bestuderen.
In dit artikel zullen we enkele types, principes, toepassingen en werkingen van fotometrie nader bekijken. We zullen ook enkele instrumenten en eenheden bespreken die worden gebruikt voor fotometrische metingen.
Wat is Fiber Fotometrie?
Fiber fotometrie is een techniek die in de neurowetenschap wordt gebruikt om neurale activiteit in levende dieren te registreren. Het maakt gebruik van optische vezels om opwindingslicht naar neuronen te brengen die fluorescentie-indicatoren expresseren en de uitgezonden fluorescentie van hen te verzamelen.
Fluorescentie-indicatoren zijn moleculen die hun fluorescenti-eigenschappen veranderen als reactie op veranderingen in bepaalde biologische parameters, zoals calciumconcentratie, spanning, neurotransmitters, enz. Door gebruik te maken van genetisch gecodeerde fluorescentie-indicatoren (GEFIs), zoals GCaMPs, is het mogelijk om specifieke soorten neuronen of hersengebieden te richten voor optische registratie.
Fiber fotometrie stelt het monitoren van de gemiddelde activiteit van grote populaties neuronen over tijd mogelijk. Het kan worden gebruikt om neurale activiteit te correleren met gedragsgebeurtenissen of stimuli bij vrij bewegende dieren. Fiber fotometrie heeft voordelen ten opzichte van andere optische registratietechnieken, zoals tweefotonenmicroscopie of calcium-imaging, qua eenvoud, kosten-effectiviteit, draagbaarheid en schaalbaarheid.
Echter, fiber fotometrie heeft ook enkele beperkingen, zoals een lage ruimtelijke resolutie, signaalvervuiling door achtergrondfluorescentie of bewegingsartefacten, en mogelijke weefselbeschadiging of ontstekingen door vezelimplantatie.
Wat is Vlam Fotometrie?
Vlam fotometrie is een techniek die wordt gebruikt voor chemische analyse om de concentratie van bepaalde metalionen in een monster te bepalen. Het staat ook bekend als vlam emissiespectroscopie of vlam atoom emissiespectroscopie.
Vlam fotometrie werkt op het principe dat sommige metalionen karakteristieke golflengten van licht uitzenden wanneer ze in een vlam worden verhit. De intensiteit van het uitgezonden licht is evenredig met de concentratie van de metalionen in het monster.
Vlam fotometrie wordt voornamelijk gebruikt voor alkali-metalen (groep 1) en alkalische aarde-metalen (groep 2), zoals natrium, kalium, calcium, lithium, enz. Deze metalen hebben lage ionisatie-energieën en kunnen gemakkelijk worden opgewonden door thermische energie uit een vlam.
Om vlam fotometrie uit te voeren, wordt een monstersoplossing die de metalionen bevat gespoten in een vlam (meestal een lucht-acetylenevlam). De vlam verdampen en atomiseert het monster in zijn constituerende elementen. Sommige van deze atomen worden vervolgens opgewonden tot hogere energieniveaus door thermische energie uit de vlam op te nemen. Deze opgewonden atomen keeren uiteindelijk terug naar hun grondtoestand door fotonen van licht met specifieke golflengtes uit te zenden die overeenkomen met hun energietransities.
Het uitgezonden licht wordt vervolgens verzameld door een lenssysteem en geleid door een monochromator (een apparaat dat een smal bereik van golflengtes selecteert). De monochromator laat alleen de gewenste golflengte van licht door die overeenkomt met het metal-ion van belang om een detector (meestal een fotomultiplicatortube of een fotodiode) te bereiken. De detector converteert het lichtsignaal in een elektrisch signaal dat kan worden gemeten door een meter of een recorder.
De concentratie van het metal-ion in het monster kan worden berekend door de intensiteit van het uitgezonden licht te vergelijken met een standaardcurve verkregen uit bekende concentraties van hetzelfde metal-ion.
Wat is Reflectie Fotometrie?
Reflectie fotometrie is een techniek die wordt gebruikt om de kleur of reflectie eigenschappen van een oppervlak of een object te meten. Het werkt op het principe dat verschillende oppervlakken verschillende hoeveelheden en golflengten van licht reflecteren afhankelijk van hun fysische en chemische kenmerken.
Reflectie fotometrie maakt gebruik van een lichtbron (meestal wit licht) om een oppervlak of een object onder een bepaalde hoek te verlichten. Het gereflecteerde licht van het oppervlak of object wordt vervolgens gemeten door een detector (meestal een spectrophotometer of een colorimeter) onder een andere hoek.
De detector analyseert het spectrum of de intensiteit van het gereflecteerde licht op verschillende golflengten en vergelijkt het met een referentiestandaard (meestal een wit oppervlak). De kleur of reflectie-eigenschappen van het oppervlak of object kunnen worden uitgedrukt door verschillende parameters, zoals tint (dominerende golflengte), verzadiging (zuiverheid), helderheid (luminantie), chromaticiteitscoördinaten (x,y,z), kleurindex (CIE Lab*), enz.
Reflectie fotometrie kan voor verschillende doeleinden worden gebruikt, zoals kwaliteitscontrole, kleurmatching, kleuridentificatie, kleurcommunicatie, enz. Het kan worden toegepast op verschillende materialen en objecten, zoals verf, textiel, kunststoffen, metalen en keramiek.
Wat zijn de Fotometrische Grootheden en Eenheiden?
Fotometrische grootheden worden afgeleid van radiometrische grootheden door de luminositeitsfunctie als een wegingsfactor toe te passen. De luminositeitsfunctie vertegenwoordigt de relatieve respons van het menselijk oog op verschillende golflengten van licht. De meest gebruikte luminositeitsfunctie is de fotopische sensitiviteitsfunctie, die de respons van het oog bij heldere omstandigheden modelleert. Andere luminositeitsfuncties zijn de scotopische sensitiviteitsfunctie, die de respons van het oog bij donkere omstandigheden modelleert, en de mesopische sensitiviteitsfunctie, die de respons van het oog bij intermediaire omstandigheden modelleert.
Welke zijn de Fotometrische Instrumenten en Methoden?
Fotometrische instrumenten zijn apparaten die fotometrische grootheden meten met behulp van verschillende methoden en principes. Enkele van de gangbare fotometrische instrumenten en methoden zijn:
Fotometers: Fotometers zijn apparaten die de relatieve helderheid van lichtbronnen of objecten meten door ze te vergelijken met een referentiestandaard. Fotometers kunnen worden ingedeeld in verschillende typen op basis van hun ontwerp en toepassing, zoals visuele fotometers, foto-elektrische fotometers, filterfotometers, spectrophotometers, enz.
Colorimeters: Colorimeters zijn apparaten die de kleur van lichtbronnen of objecten meten door hun spectraal samengestelde te analyseren. Colorimeters kunnen worden ingedeeld in verschillende typen op basis van hun ontwerp en toepassing, zoals tristimulus colorimeters, chromameters, spectroradiometers, enz.
Integrerende sferen: Integrerende sferen zijn apparaten die de totale lichtflux van lichtbronnen of objecten meten door ze te omsluiten in een bolvormige holte met een hoog reflecterende binnenoppervlakte. Integrerende sferen kunnen voor verschillende doeleinden worden gebruikt, zoals kalibratie van lichtbronnen, meting van reflectie of transmissie
