Fotometri: Hva er det?

Fotometri er vitenskapen om måling av lys i forhold til dens opplevde lysstyrke for det menneskelige øyet. Det er forskjellig fra radiometri, som måler strålingsenergi (inkludert lys) i forhold til absolutt effekt. Fotometri tar bare hensyn til den synlige bølgelengdebåndet (lys) som kan stimulere det menneskelige øyet.

Det menneskelige øyet kan oppdage stråling med en bølgelengde mellom 370 nm og 780 nm. Dette spekteret kalles det synlige spekteret eller bare lys. Stråling med en kortere bølgelengde enn lys kalles ultraviolettstråling, og stråling med en lengre bølgelengde enn lys kalles infrarødt stråling. Fotometri inkluderer ikke ultraviolett eller infrarødt stråling.

Fotometri baserer seg på øyets respons til lys som en funksjon av bølgelengde. Øyet er ikke like sensitivt for alle bølgelengder av lys. Det er mer sensitivt for grønt lys og mindre sensitivt for rødt og violet lys. Øyet tilpasser seg også ulike nivåer av lysstyrke. Det har to moduser for syn: fotopisk syn og skotopisk syn.

Fotopisk syn er øyets respons ved høye nivåer av lysstyrke, som under dagslyset eller kunstig belysning. Fotopisk syn kan skille farger og detaljer. Skotopisk syn er øyets respons ved lave nivåer av lysstyrke, som under natt eller stjernelys. Skotopisk syn kan ikke skille farger og har lav oppløsning. Det er også et overgangsområde mellom fotopisk og skotopisk syn kalt mesopisk syn.

Fotometri bruker standardiserte modeller av øyets respons til lys ved ulike bølgelengder og lysstyrkenivåer. Disse modellene kalles luminositetsfunksjoner. De brukes til å veie den strålede effekten ved hver bølgelengde med en faktor som representerer hvor sensitivt øyet er ved den bølgelengden. Den mest vanlig brukte luminositetsfunksjonen er fotopisk sensitivitetsfunksjon, som modellerer øyets respons under fotopiske forhold. Andre luminositetsfunksjoner inkluderer skotopisk sensitivitetsfunksjon og mesopisk sensitivitetsfunksjon.

Fotometri har mange anvendelser i ulike felt av vitenskap, teknikk og kunst. Det brukes til å måle og karakterisere lysstyrken, fargen og kvaliteten av lyskilder, materialer og objekter. Det brukes også til å studere effekten av lys på menneskelig helse, atferd og persepsjon.

I denne artikkelen vil vi utforske noen av typene, prinsippene, anvendelsene og arbeidsmåtene i fotometri i mer detalj. Vi vil også diskutere noen av instrumentene og enhetene som brukes for fotometriske målinger.

Hva er Fiberfotometri?

Fiberfotometri er en teknikk som brukes i nevrovitskap for å registrere nevronaktivitet hos levende dyr. Den bruker optiske fiberer for å levere eksitasjonslys til nevroner som uttrykker fluorescerende indikatorer og samle inn utløst fluorescens fra dem.

Fluorescerende indikatorer er molekyler som endrer sine fluorescensegenskaper i respons til endringer i visse biologiske parametere, som kalsiumkonsentrasjon, spenning, nevrotransmittere, osv. Ved å bruke genetisk kodet fluorescerende indikatorer (GEFIs), som GCaMPs, er det mulig å målrette spesifikke typer nevroner eller hjerneregioner for optisk registrering.

Fiberfotometri gjør det mulig å overvåke den gjennomsnittlige aktiviteten hos store populasjoner av nevroner over tid. Den kan brukes til å korrelere nevronaktivitet med atferdshendelser eller stimuli hos fribevegelige dyr. Fiberfotometri har fordeler sammenlignet med andre optiske registreringsteknikker, som to-foton mikroskopi eller kalsiumimaging, i form av enkelhet, kostnadseffektivitet, bærbart og skalbarhet.

Imidlertid har fiberfotometri også noen begrensninger, som lav romlig oppløsning, signalkontaminasjon fra bakgrunnsfluorescens eller bevegelsesartefakter, samt potensiell vevsskade eller betennelse fra fiberimplantasjon.

Hva er Flammefotometri?

Flammefotometri er en teknikk som brukes for kjemisk analyse for å bestemme koncentrasjonen av visse metaller i et prøve. Den er også kjent som flammeemissjonsspektroskopi eller flammeatomemissjonsspektroskopi.

Flammefotometri fungerer på prinsippet at noen metaller emitterer karakteristiske bølgelengder av lys når de blir oppvarmet i en flamm. Intensiteten av det utløste lyset er proporsjonal med koncentrasjonen av metallene i prøven.

Flammefotometri brukes hovedsakelig for alkali-metaller (gruppe 1) og alkalijordmetaller (gruppe 2), som natrium, potassium, kalsium, litium, osv. Disse metallene har lav ioniseringsenergi og kan lett bli opphisset av termisk energi fra en flamm.

For å utføre flammefotometri sprøytes en prøveløsning som inneholder metallene inn i en flamm (vanligvis en luft-acetylenflamme). Flammen fordampet og atomiserer prøven til dens konstituerende elementer. Noen av disse atomer blir deretter opphisset til høyere energinivåer ved å absorbere termisk energi fra flammen. Disse opphissete atomene returnerer til slutt til sin grunnlinje ved å emittere fotoner av lys med spesifikke bølgelengder som samsvarer med deres energitransisjoner.

Det utløste lyset samles deretter av et lensesystem og sendes gjennom en monokromator (en enhet som velger et smalt bølgelengdebånd). Monokromatoren lar bare den ønskede bølgelengden av lys som tilsvarer det interessante metallet nå en detektor (vanligvis en fotomultiplier-rør eller en fotodiode). Detektoren konverterer lyssignalet til et elektrisk signal som kan måles av en meter eller en registrator.

Koncentrasjonen av metallet i prøven kan beregnes ved å sammenligne intensiteten av det utløste lyset med en standardkurve som er oppnådd fra kjente konzentrasjoner av det samme metallet.

Hva er Refleksjonsfotometri?

Refleksjonsfotometri er en teknikk som brukes til å måle fargen eller refleksjonsegenskaper til en overflate eller et objekt. Den fungerer på prinsippet at ulike overflater reflekterer ulike mengder og bølgelengder av lys avhengig av deres fysiske og kjemiske egenskaper.

Refleksjonsfotometri bruker en lyskilde (vanligvis hvitt lys) for å belyste en overflate eller et objekt ved en viss vinkel. Det reflekterte lyset fra overflaten eller objektet måles deretter av en detektor (vanligvis en spektrofotometer eller en fargeometer) ved en annen vinkel.

Detektoren analyserer spekteret eller intensiteten av det reflekterte lyset ved ulike bølgelengder og sammenligner det med en referansestandard (vanligvis en hvit overflate). Fargen eller refleksjonsegenskapene til overflaten eller objektet kan uttrykkes ved ulike parametre, som fargetone (dominerende bølgelengde), saturasjon (renhet), lysstyrke (lysnivå), fargekoordinater (x,y,z), fargeindeks (CIE Lab*), osv.

Refleksjonsfotometri kan brukes til ulike formål, som kvalitetskontroll, fargematching, fargeidentifisering, fargekommunikasjon, osv. Den kan anvendes på ulike materialer og objekter, som maling, tekstiler, plast, metall og keramikk.

Hva er fotometriske størrelser og enheter?

Fotometriske størrelser er derivert fra radiometriske størrelser ved å bruke luminositetsfunksjonen som en vektfaktor. Luminositetsfunksjonen representerer det relative responsen fra det menneskelige øyet til ulike bølgelengder av lys. Den mest vanlig brukte luminositetsfunksjonen er fotopisk sensitivitetsfunksjon, som modellerer øyets respons under sterkt lys. Andre luminositetsfunksjoner inkluderer skotopisk sensitivitetsfunksjon, som modellerer øyets respons under mørke forhold, og mesopisk sensitivitetsfunksjon, som modellerer øyets respons under mellomforhold.

Hva er fotometriske instrumenter og metoder?

Fotometriske instrumenter er enheter som måler fotometriske størrelser ved hjelp av ulike metoder og prinsipper. Noen av de vanlige fotometriske instrumentene og metodene er:

• Fotometer: Fotometer er enheter som måler den relative lysstyrken av lyskilder eller objekter ved å sammenligne dem med en referansestandard. Fotometer kan klassifiseres i ulike typer basert på design og anvendelse, som visuelle fotometer, fotoelektriske fotometer, filterfotometer, spektrofotometer, osv.

• Fargeometer: Fargeometer er enheter som måler fargen av lyskilder eller objekter ved å analysere deres spektral sammensetning. Fargeometer kan klassifiseres i ulike typer basert på design og anvendelse, som tristimulus fargeometer, chromameter, spektroradiometer, osv.

• Integrerende sfærer: Integrerende sfærer er enheter som måler den totale lysstrømmen fra lyskilder eller objekter ved å omslutte dem i en sfærisk kavitet med en svært reflekterende innerside. Integrerende sfærer kan brukes til ulike formål, som kalibrering av lyskilder, måling av refleksjon eller transmittanse<