Fotometria: Co to jest?

Fotometria to nauka pomiaru światła pod kątem jego percepcyjnej jasności dla ludzkiego oka. Różni się od radiometrii, która mierzy promieniowanie (w tym światło) pod względem absolutnej mocy. Fotometria uwzględnia tylko zakres długości fal (światło), który może pobudzać ludzkie oko.

Ludzkie oko jest w stanie wykryć promieniowanie o długości fali między 370 nm a 780 nm. Ten zakres nazywany jest widzialnym spektrum lub po prostu światłem. Promieniowanie o krótszej długości fali niż światło nazywane jest promieniowaniem ultrafioletowym, a promieniowanie o dłuższej długości fali niż światło nazywane jest promieniowaniem podczerwonym. Fotometria nie obejmuje promieniowania ultrafioletowego ani podczerwonego.

Fotometria opiera się na reakcji oka na światło jako funkcji długości fali. Oko nie jest równie wrażliwe na wszystkie długości fal światła. Jest bardziej wrażliwe na zielone światło i mniej wrażliwe na czerwone i fiołkowe światło. Oko również przystosowuje się do różnych poziomów jasności. Ma dwa tryby widzenia: fotopickie i skotopickie.

Widzenie fotopickie to reakcja oka przy wysokich poziomach jasności, takich jak w ciągu dnia lub pod sztucznym oświetleniem. Widzenie fotopickie może rozróżniać kolory i szczegóły. Widzenie skotopickie to reakcja oka przy niskich poziomach jasności, takich jak w nocy lub pod światłem gwiazd. Widzenie skotopickie nie jest w stanie rozróżniać kolorów i ma niską rozdzielczość. Istnieje także strefa przejściowa między widzeniem fotopickim a skotopickim, zwana widzeniem mezopickim.

Fotometria używa standaryzowanych modeli reakcji oka na światło w różnych długościach fal i poziomach jasności. Te modele nazywane są funkcjami luminancji. Są one używane do ważenia mocy promieniowej w każdej długości fali przez współczynnik, który reprezentuje, jak wrażliwe jest oko na tę długość fali. Najczęściej używaną funkcją luminancji jest funkcja czułości fotopickiej, która modeluje reakcję oka w warunkach fotopickich. Inne funkcje luminancji to funkcja czułości skotopickiej i funkcja czułości mezopickiej.

Fotometria ma wiele zastosowań w różnych dziedzinach nauki, inżynierii i sztuki. Jest używana do pomiaru i charakterystyki jasności, koloru i jakości źródeł światła, materiałów i obiektów. Jest również używana do badania efektów światła na zdrowie, zachowanie i percepcję człowieka.

W tym artykule dokładniej omówimy niektóre typy, zasady, zastosowania i działanie fotometrii. Omówimy również niektóre instrumenty i jednostki używane do pomiarów fotometrycznych.

Co to jest fibrofotometria?

Fibrofotometria to technika stosowana w neurobiologii do rejestrowania aktywności neuronów u żywych zwierząt. Używa ona włókien optycznych do dostarczania światła pobudzającego do neuronów wyrażających fluorescencyjne wskaźniki oraz do zbierania emitowanego światła fluorescencyjnego z nich.

Fluorescencyjne wskaźniki to molekuły, które zmieniają swoje właściwości fluorescencyjne w odpowiedzi na zmiany pewnych parametrów biologicznych, takich jak stężenie wapnia, napięcie, neuroprzekaźniki itp. Używając genetycznie kodowanych fluorescencyjnych wskaźników (GEFI), takich jak GCaMP, można celować w określone rodzaje neuronów lub obszary mózgu do optycznego rejestrowania.

Fibrofotometria pozwala monitorować średnią aktywność dużych populacji neuronów w czasie. Może być używana do korelacji aktywności neuronowej z zdarzeniami behawioralnymi lub bodźcami u zwierząt poruszających się swobodnie. Fibrofotometria ma przewagę nad innymi technikami optycznego rejestrowania, takimi jak mikroskopia dwufotonowa lub imaging wapniowy, pod względem prostoty, kosztów, przenośności i skalowalności.

Jednak fibrofotometria ma również pewne ograniczenia, takie jak niska rozdzielczość przestrzenna, zanieczyszczenie sygnału przez tło fluorescencyjne lub artefakty ruchu, oraz potencjalne uszkodzenie tkanki lub zapalenie spowodowane implantacją włókien.

Co to jest plamianofotometria?

Plamianofotometria to technika stosowana w analizie chemicznej do określenia stężenia niektórych jonów metalowych w próbce. Nazywana jest również spektroskopią emisyjną płomienia lub spektroskopią emisyjną atomową płomienia.

Plamianofotometria opiera się na zasadzie, że niektóre jony metalowe emitują charakterystyczne długości fal światła, gdy są nagrzane w płomieniu. Intensywność emitowanego światła jest proporcjonalna do stężenia jonów metalowych w próbce.

Plamianofotometria jest głównie stosowana do metali alkalicznych (grupa 1) i ziem alkalicznych (grupa 2), takich jak sód, potas, wapń, lit, itp. Te metale mają niskie energie jonizacji i mogą być łatwo pobudzone termiczną energią z płomienia.

Aby przeprowadzić plamianofotometrię, roztwór próbkowy zawierający jony metalowe jest spryskiwany w płomień (zwykle płomień powietrze-acetylen). Płomień paruje i atomizuje próbkę na jej składowe elementy. Niektóre z tych atomów są następnie pobudzane do wyższych poziomów energetycznych poprzez absorpcję termicznej energii z płomienia. Te pobudzone atomy ostatecznie wracają do stanu podstawowego, emitując fotony światła o określonych długościach fal odpowiadających ich przejściom energetycznym.

Emitowane światło jest następnie zbierane przez układ soczewek i przepuszczane przez monochromator (urządzenie, które wybiera wąski zakres długości fal). Monochromator pozwala tylko na docieranie do detektora (zwykle fotomnożącej rury lub fotodiody) pożądanej długości fali światła odpowiadającej danemu jonowi metalowemu. Detektor konwertuje sygnał świetlny na sygnał elektryczny, który można zmierzyć za pomocą licznika lub rejestratora.

Stężenie jonu metalowego w próbce można obliczyć, porównując intensywność emitowanego światła ze standardową krzywą uzyskaną z znanych stężeń tego samego jonu metalowego.

Co to jest reflektanofotometria?

Odblaskowość (reflektanofotometria) to technika stosowana do pomiaru koloru lub odbijalności powierzchni lub obiektu. Opiera się ona na zasadzie, że różne powierzchnie odbijają różne ilości i długości fal światła w zależności od ich fizycznych i chemicznych cech.

Reflektanofotometria używa źródła światła (zazwyczaj białego światła) do oświetlenia powierzchni lub obiektu pod określonym kątem. Odbite światło z powierzchni lub obiektu jest następnie mierzone przez detektor (zazwyczaj spektrofotometr lub kolorymetr) pod innym kątem.

Detektor analizuje widmo lub intensywność odbitego światła w różnych długościach fal i porównuje je z standardem referencyjnym (zazwyczaj biała powierzchnia). Kolor lub właściwości odbijalności powierzchni lub obiektu mogą być wyrażone przez różne parametry, takie jak barwa (dominująca długość fali), nasycenie (czystość), jasność (luminancja), współrzędne chromatyczne (x, y, z), indeks koloru (CIE Lab*), itp.

Reflektanofotometria może być stosowana do różnych celów, takich jak kontrola jakości, dopasowanie kolorów, identyfikacja kolorów, komunikacja kolorystyczna, itp. Może być stosowana do różnych materiałów i obiektów, takich jak farby, tkaniny, tworzywa, metale i ceramika.

Jakie są wielkości i jednostki fotometryczne?

Wielkości fotometryczne są wyprowadzane z wielkości radiometrycznych przez zastosowanie funkcji luminancji jako czynnika wagi. Funkcja luminancji reprezentuje względną reakcję ludzkiego oka na różne długości fal światła. Najczęściej używaną funkcją luminancji jest funkcja czułości fotopickiej, która modeluje reakcję oka w warunkach jasnych. Inne funkcje luminancji to funkcja czułości skotopickiej, która modeluje reakcję oka w ciemności, oraz funkcja czułości mezopickiej, która modeluje reakcję oka w warunkach pośrednich.

Jakie są instrumenty i metody fotometryczne?

Instrumenty fotometryczne to urządzenia służące do pomiaru wielkości fotometrycznych przy użyciu różnych metod i zasad. Niektóre z popularnych instrumentów i metod fotometrycznych to:

• Fotometry: Fotometry to urządzenia służące do pomiaru względnej jasności źródeł światła lub obiektów przez porównanie ich ze standardem referencyjnym. Fotometry można podzielić na różne typy w zależności od ich konstrukcji i zastosowania, takie jak fotometry wizualne, fotoelektryczne, filtrujące, spektrofotometry, itp.

• Kolorymetry: Kolorymetry to urządzenia służące do pomiaru koloru źródeł światła lub obiektów przez analizę ich spektralnego składu. Kolorymetry można podzielić na różne typy w zależności od ich konstrukcji i zastosowania, takie jak tristymulusowe kolorymetry, chromatory, spektrofotometry, itp.

• Sfery integracyjne: Sfery integracyjne to urządzenia służące do pomiaru całkowitej strumieniowej ilości