การวัดแสง: คืออะไร

การวัดแสงคือศาสตร์ของการวัดแสงในแง่ของความสว่างที่มนุษย์รับรู้ได้ มันแตกต่างจากการวัดพลังงานรังสีซึ่งวัดพลังงานรังสี (รวมถึงแสง) ในแง่ของพลังงานสัมบูรณ์ การวัดแสงพิจารณาเฉพาะช่วงความยาวคลื่นที่สามารถกระตุ้นตาของมนุษย์ได้เท่านั้น

ตาของมนุษย์สามารถตรวจจับรังสีที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 370 นาโนเมตรและ 780 นาโนเมตร ช่วงนี้เรียกว่าสเปกตรัมที่มองเห็นหรือแสงอย่างง่าย รังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงเรียกว่ารังสีอัลตราไวโอเลต และรังสีที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงเรียกว่ารังสีอินฟราเรด การวัดแสงไม่รวมรังสีอัลตราไวโอเลตหรือรังสีอินฟราเรด

การวัดแสงขึ้นอยู่กับการตอบสนองของตาต่อแสงตามความยาวคลื่น ตาไม่ได้มีความไวต่อทุกความยาวคลื่นของแสงเท่ากัน ตาไวต่อแสงสีเขียวมากกว่าและไวต่อแสงสีแดงและสีม่วงน้อยกว่า นอกจากนี้ตาสามารถปรับตัวให้เหมาะสมกับระดับความสว่างที่ต่างกัน ตาทำงานในสองโหมด: โหมดการมองเห็นในที่สว่างและโหมดการมองเห็นในที่มืด

โหมดการมองเห็นในที่สว่างคือการตอบสนองของตาในสภาพที่สว่าง เช่น กลางวันหรือใต้แสงไฟประดิษฐ์ โหมดการมองเห็นในที่สว่างสามารถแยกแยะสีและรายละเอียดได้ โหมดการมองเห็นในที่มืดคือการตอบสนองของตาในสภาพที่มืด เช่น กลางคืนหรือใต้แสงดาว โหมดการมองเห็นในที่มืดไม่สามารถแยกแยะสีและมีความละเอียดน้อย มีโซนการเปลี่ยนแปลงระหว่างโหมดการมองเห็นในที่สว่างและโหมดการมองเห็นในที่มืดเรียกว่าโหมดการมองเห็นในที่แสงปานกลาง

การวัดแสงใช้แบบจำลองมาตรฐานของการตอบสนองของตาต่อแสงที่ความยาวคลื่นและระดับความสว่างที่ต่างกัน แบบจำลองเหล่านี้เรียกว่าฟังก์ชันความสว่าง ใช้เพื่อนำพลังงานรังสีที่แต่ละความยาวคลื่นมาคำนวณโดยใช้ตัวคูณที่แสดงถึงความไวของตาที่ความยาวคลื่นนั้นๆ ฟังก์ชันความสว่างที่ใช้บ่อยที่สุดคือฟังก์ชันความไวในการมองเห็นในที่สว่าง ซึ่งจำลองการตอบสนองของตาภายใต้สภาพที่สว่าง ฟังก์ชันความสว่างอื่นๆ รวมถึงฟังก์ชันความไวในการมองเห็นในที่มืดและฟังก์ชันความไวในการมองเห็นในที่แสงปานกลาง

การวัดแสงมีการประยุกต์ใช้ในหลายสาขาของวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม และศิลปะ มันใช้วัดและอธิบายความสว่าง สี และคุณภาพของแหล่งกำเนิดแสง วัสดุ และวัตถุ นอกจากนี้ยังใช้ในการศึกษาผลของแสงต่อสุขภาพ พฤติกรรม และการรับรู้ของมนุษย์

ในบทความนี้ เราจะสำรวจประเภทหลัก เครื่องมือ หน่วยการวัด และการทำงานของการวัดแสงในรายละเอียดมากขึ้น เราจะอภิปรายเกี่ยวกับเครื่องมือและหน่วยที่ใช้ในการวัดแสง

การวัดแสงด้วยใยแก้วนำแสงคืออะไร?

การวัดแสงด้วยใยแก้วนำแสงเป็นเทคนิคที่ใช้ในการศึกษาสมองเพื่อบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทในสัตว์ที่มีชีวิต ใช้ใยแก้วนำแสงเพื่อส่งแสงกระตุ้นไปยังเซลล์ประสาทที่แสดงออกเป็นสารบ่งบอกทางแสงและความสว่างที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ประสาท

สารบ่งบอกทางแสงเป็นโมเลกุลที่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการส่องสว่างตามการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ทางชีวภาพบางอย่าง เช่น ความเข้มข้นของแคลเซียมแรงดันไฟฟ้าสารสื่อประสาท เป็นต้น โดยใช้สารบ่งบอกทางแสงที่ถูกเข้ารหัสทางพันธุกรรม (GEFIs) เช่น GCaMPs ทำให้สามารถกำหนดเซลล์ประสาทหรือบริเวณสมองที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการบันทึกด้วยแสง

การวัดด้วยไฟเบอร์ช่วยให้สามารถตรวจสอบกิจกรรมเฉลี่ยของกลุ่มเซลล์ประสาทขนาดใหญ่ได้ตลอดเวลา สามารถใช้ในการเชื่อมโยงกิจกรรมของเซลล์ประสาทกับเหตุการณ์พฤติกรรมหรือสิ่งเร้าในสัตว์ที่เคลื่อนไหวอย่างอิสระ การวัดด้วยไฟเบอร์มีข้อดีเหนือเทคนิคอื่น ๆ ในการบันทึกภาพแสง เช่น การกล้องจุลทรรศน์สองโฟตอนหรือการถ่ายภาพแคลเซียม ในด้านความง่ายในการใช้งาน ค่าใช้จ่ายที่ประหยัด ความสะดวกในการพกพา และความสามารถในการขยาย

อย่างไรก็ตาม การวัดด้วยไฟเบอร์ยังมีข้อจำกัดบางอย่าง เช่น ความละเอียดทางพื้นที่ต่ำ การปนเปื้อนสัญญาณจากฟลูออเรสเซนซ์พื้นหลังหรืออาร์เทฟัคจากการเคลื่อนไหว และความเสี่ยงของการทำลายเนื้อเยื่อหรือการอักเสบจากการฝังไฟเบอร์

การวัดด้วยเปลวเพลิงคืออะไร?

การวัดด้วยเปลวเพลิงเป็นเทคนิคที่ใช้ในการวิเคราะห์เคมีเพื่อกำหนดความเข้มข้นของไอออนโลหะบางชนิดในตัวอย่าง ยังเป็นที่รู้จักในชื่อว่าการวิเคราะห์สเปกโตรสโคปีด้วยการปล่อยแสงจากเปลวเพลิง หรือการวิเคราะห์สเปกโตรสโคปีด้วยการปล่อยแสงจากอะตอมในเปลวเพลิง

การวัดด้วยเปลวเพลิงทำงานบนหลักการที่ว่าไอออนโลหะบางชนิดจะปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะเมื่อถูกทำให้ร้อนในเปลวเพลิง ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมามีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเข้มข้นของไอออนโลหะในตัวอย่าง

การวัดด้วยเปลวเพลิงใช้สำหรับโลหะแอลคาไล (กลุ่ม 1) และโลหะแอลคาไลน์เอิร์ธ (กลุ่ม 2) เช่น โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม ลิเธียม ฯลฯ โลหะเหล่านี้มีพลังงานไอออไนเซชันต่ำและสามารถถูกกระตุ้นได้ง่ายโดยพลังงานความร้อนจากเปลวเพลิง

ในการทำการวัดด้วยเปลวเพลิง สารละลายตัวอย่างที่มีไอออนโลหะจะถูกฉีดเข้าไปในเปลวเพลิง (โดยทั่วไปเป็นเปลวเพลิงอากาศ-อะเซทิลีน) เปลวเพลิงจะทำให้ตัวอย่างระเหิดและแตกตัวเป็นธาตุประกอบ บางส่วนของอะตอมเหล่านี้จะถูกกระตุ้นให้ขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้นโดยการดูดซับพลังงานความร้อนจากเปลวเพลิง อะตอมที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้จะกลับมาอยู่ในสถานะพื้นฐานโดยการปล่อยโฟตอนของแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานของตน

แสงที่ปล่อยออกมาจะถูกเก็บโดยระบบเลนส์และผ่านโมโนโครมาเตอร์ (อุปกรณ์ที่เลือกช่วงความยาวคลื่นแคบ ๆ ) โมโนโครมาเตอร์จะอนุญาตให้เฉพาะความยาวคลื่นของแสงที่สอดคล้องกับไอออนโลหะที่สนใจเท่านั้นผ่านไปยังตัวตรวจจับ (โดยทั่วไปเป็นหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์หรือโฟโตไดโอด) ตัวตรวจจับจะแปลงสัญญาณแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถวัดได้โดยมิเตอร์หรือเครื่องบันทึก

ความเข้มข้นของไอออนโลหะในตัวอย่างสามารถคำนวณได้โดยเปรียบเทียบความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมากับเส้นโค้งมาตรฐานที่ได้จากความเข้มข้นที่ทราบแน่นอนของไอออนโลหะชนิดเดียวกัน

การวัดด้วยการสะท้อนแสงคืออะไร?

การสะท้อนแสง เป็นเทคนิคที่ใช้ในการวัดสีหรือคุณสมบัติการสะท้อนของพื้นผิวหรือวัตถุ ทำงานบนหลักการที่ว่าพื้นผิวต่างๆ จะสะท้อนแสงในปริมาณและคลื่นความยาวที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับลักษณะทางกายภาพและเคมี

การวัดการสะท้อนแสงใช้แหล่งกำเนิดแสง (โดยทั่วไปเป็นแสงขาว) เพื่อส่องสว่างพื้นผิวหรือวัตถุที่มุมหนึ่ง แสงที่สะท้อนจากพื้นผิวหรือวัตถุจะถูกวัดโดยเครื่องตรวจจับ (โดยทั่วไปเป็นสเปกโตรโฟโตมิเตอร์หรือคอลอรามิเตอร์) ที่มุมอื่น

เครื่องตรวจจับวิเคราะห์สเปกตรัมหรือความเข้มของแสงที่สะท้อนในคลื่นความยาวต่างๆ และเปรียบเทียบกับมาตรฐานอ้างอิง (โดยทั่วไปเป็นพื้นผิวสีขาว) คุณสมบัติสีหรือการสะท้อนแสงของพื้นผิวหรือวัตถุสามารถแสดงได้ด้วยพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น สีหลัก (คลื่นความยาวหลัก) ความบริสุทธิ์ ความสว่าง (ความสว่าง) ค่าพิกัดสี (x, y, z) ดัชนีสี (CIE Lab*) ฯลฯ

การวัดการสะท้อนแสงสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น การควบคุมคุณภาพ การทำให้สีตรงกัน การระบุสี การสื่อสารสี ฯลฯ สามารถนำไปใช้กับวัสดุและวัตถุต่างๆ เช่น สีทา เส้นใย พลาสติก โลหะ และเซรามิก

ปริมาณและหน่วยฟอโตเมตริกคืออะไร?

ปริมาณฟอโตเมตริกได้มาจากปริมาณเรเดียมิตริกโดยการใช้ฟังก์ชันความสว่างเป็นปัจจัยการถ่วงน้ำหนัก ฟังก์ชันความสว่างแสดงถึงการตอบสนองของดวงตามนุษย์ต่อคลื่นความยาวแสงต่างๆ ฟังก์ชันความสว่างที่ใช้มากที่สุดคือฟังก์ชันความไวแสงโพโทปิก ซึ่งจำลองการตอบสนองของดวงตาภายใต้สภาพแสงสว่าง อีกฟังก์ชันความสว่างรวมถึงฟังก์ชันความไวแสงสโคโทปิก ซึ่งจำลองการตอบสนองของดวงตาภายใต้สภาพแสงมืด และฟังก์ชันความไวแสงเมโซปิก ซึ่งจำลองการตอบสนองของดวงตาภายใต้สภาพแสงกลาง

เครื่องมือและวิธีการฟอโตเมตริกคืออะไร?

เครื่องมือฟอโตเมตริกคืออุปกรณ์ที่วัดปริมาณฟอโตเมตริกโดยใช้วิธีการและหลักการต่างๆ บางเครื่องมือและวิธีการฟอโตเมตริกที่พบบ่อยคือ:

• โฟโตมิเตอร์: โฟโตมิเตอร์คืออุปกรณ์ที่วัดความสว่างของแหล่งกำเนิดแสงหรือวัตถุโดยเปรียบเทียบกับมาตรฐานอ้างอิง โฟโตมิเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามการออกแบบและการใช้งาน เช่น โฟโตมิเตอร์แบบมองเห็น โฟโตมิเตอร์แบบโฟโตอิเล็กทริก โฟโตมิเตอร์แบบกรอง โฟโตมิเตอร์แบบสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ฯลฯ

• คอลอรามิเตอร์: คอลอรามิเตอร์คืออุปกรณ์ที่วัดสีของแหล่งกำเนิดแสงหรือวัตถุโดยวิเคราะห์ส่วนประกอบสเปกตรัม คอลอรามิเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ตามการออกแบบและการใช้งาน เช่น คอลอรามิเตอร์แบบไตรสติมูลัส โครมาเมเตอร์ สเปกโตรราดิโอเมตร ฯลฯ

• ทรงกลมรวมแสง: ทรงกลมรวมแสงคืออุปกรณ์ที่วัดพลังงานแสงรวมของแหล่งกำเนิดแสงหรือวัตถุโดยครอบคลุมด้วยช่องว่างทรงกลมที่มีผิวด้านในสะท้อนแสงสูง ทรงกลมรวมแสงสามารถใช้สำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น การสอบเทียบแหล่งกำเนิดแสง การวัดการสะท้อนหรือการทะลุผ่านของวัสดุ การวัดการกระจายแสงของแหล่งกำเนิดแสง ฯลฯ

• Goniophotometers: Goniophotometers เป็นอุปกรณ์ที่วัดการกระจายของความเข้มแสงหรือความสว่างของแหล่งกำเนิดแสงหรือวัตถุด้วยการหมุนรอบแกนหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งแกน Goniophotometers สามารถใช้สำหรับวัตถุประสงค์ต่าง ๆ เช่น การจำแนกแหล่งกำเนิดแสง การวัดคุณสมบัติทางแสงของวัสดุ การวัดความระยิบระยับหรืออัตราส่วนความต่างของภาพบนจอแสดงผล ฯลฯ

• Photodetectors: Photodetectors เป็นอุปกรณ์ที่แปลงแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยใช้หลักการทางกายภาพต่าง ๆ เช่น ผล光电探测器：光电探测器是利用光电效应、光伏效应、光电导效应等物理原理将光转换为电信号的设备。根据设计和应用的不同，光电探测器可以分为不同的类型，如光电二极管、光电晶体管、光电倍增管、光伏电池等。 由于原文中未包含需要翻译成泰语的内容，因此我将仅翻译您提供的英文部分。请确认是否需要继续翻译其他段落或内容。 以下是翻译结果：

• Photodetectors: Photodetectors เป็นอุปกรณ์ที่แปลงแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้าโดยใช้หลักการทางกายภาพต่าง ๆ เช่น ผลการเปลี่ยนแปลงจากแสงเป็นไฟฟ้า, ผลการเปลี่ยนแปลงจากแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า, ผลการเปลี่ยนแปลงจากแสงเป็นการนำไฟฟ้า, ฯลฯ Photodetectors สามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ ตามการออกแบบและแอปพลิเคชัน เช่น โฟโตไดโอด, โฟโตทรานซิสเตอร์, โฟโตมัลติพลาเยอร์ทูบ, เซลล์โฟโตโวลตาอิก, ฯลฯ

การประยุกต์ใช้โฟโตเมตรี

โฟโตเมตรีมีการประยุกต์ใช้ในหลายสาขาของวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และศิลปะ ตัวอย่างบางส่วนคือ:

• ดาราศาสตร์: โฟโตเมตรีใช้ในการศึกษาคุณสมบัติและพฤติกรรมของวัตถุท้องฟ้า เช่น ดวงดาว ดาวเคราะห์ กาแล็กซี ฯลฯ โดยวัดความสว่างและสีที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ และเวลาต่าง ๆ

• ระบบแสงสว่าง: โฟโตเมตรีใช้ในการออกแบบและประเมินระบบแสงสว่างและผลิตภัณฑ์เพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ เช่น การส่องสว่าง การส่งสัญญาณ การแสดงผล การตกแต่ง ฯลฯ โดยวัดความสว่าง สี คุณภาพ ประสิทธิภาพ ฯลฯ

• การมองเห็น: โฟโตเมตรีใช้ในการทำความเข้าใจและปรับปรุงการมองเห็นและการรับรู้ของมนุษย์โดยศึกษาผลกระทบของแสงต่อตาและสมอง

• เคมี: โฟโตเมตรีใช้ในการวิเคราะห์สารเคมีและการเกิดปฏิกิริยาโดยวัดการดูดซับหรือการแผ่รังสีของแสงที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ

• ชีววิทยา: โฟโตเมตรีใช้ในการตรวจสอบกระบวนการและปรากฏการณ์ทางชีวภาพโดยวัดการเรืองแสงหรือการส่องสว่างจากธรรมชาติที่ความยาวคลื่นต่าง ๆ

• ศิลปะ: โฟโตเมตรีใช้ในการสร้างและชื่นชมผลงานศิลปะโดยจัดการและวัดแสงและสี

สรุป

โฟโตเมตรีเป็นสาขาที่น่าสนใจและสำคัญของวิทยาศาสตร์ที่มีการวัดแสงในแง่ของความสว่างที่รับรู้ได้โดยตาของมนุษย์ มีประเภท หลักการ การประยุกต์ใช้ และวิธีการทำงานที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์และหน่วยต่าง ๆ โฟโตเมตรีช่วยให้เราเข้าใจและใช้ประโยชน์จากแสงในหลากหลายวิธีเพื่อวัตถุประสงค์ต่าง ๆ

คำชี้แจง: ขอให้เคารพต้นฉบับ บทความที่ดีควรแชร์ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อเพื่อลบ