Pametriya: Ano ito?

Ang photometry ay ang siyensya ng pagsukat ng liwanag sa termino ng kanyang naipapahayag na kintab sa mata ng tao. Ito ay iba mula sa radiometry, na nagsusukat ng radiant energy (kasama ang liwanag) sa termino ng absolutong kapangyarihan. Ang photometry ay kumukuha lamang ng visible range ng wavelengths (liwanag) na maaaring mapanindigan ng mata ng tao.

Makikita ng mata ng tao ang radiation na may wavelength na nasa pagitan ng 370 nm at 780 nm. Tinatawag itong visible spectrum o simpleng liwanag. Ang radiation na may wavelength na mas maikli kaysa sa liwanag ay tinatawag na ultraviolet radiation, at ang radiation na may wavelength na mas mahaba kaysa sa liwanag ay tinatawag na infrared radiation. Ang photometry ay hindi kasama ang ultraviolet o infrared radiation.

Ang photometry ay batay sa tugon ng mata sa liwanag bilang isang function ng wavelength. Hindi pare-pareho ang sensitibidad ng mata sa lahat ng wavelengths ng liwanag. Mas sensitibo ito sa berdeng liwanag at mas kaunti sa pulang at violet na liwanag. Ang mata ay sumasang-ayon din sa iba't ibang antas ng kintab. Mayroon itong dalawang mode ng paningin: photopic vision at scotopic vision.

Ang photopic vision ay ang tugon ng mata sa mataas na antas ng kintab, tulad ng sa araw o sa ilalim ng artipisyal na ilaw. Ang photopic vision ay makakilala ng mga kulay at detalye. Ang scotopic vision naman ay ang tugon ng mata sa mababang antas ng kintab, tulad ng sa gabi o sa ilalim ng ilaw ng bituin. Ang scotopic vision ay hindi makakilala ng mga kulay at may mababang resolusyon. Mayroon ding isang transition zone sa pagitan ng photopic at scotopic vision na tinatawag na mesopic vision.

Gumagamit ang photometry ng standardize na modelo ng tugon ng mata sa liwanag sa iba't ibang wavelengths at antas ng kintab. Tinatawag ang mga modelo na ito bilang luminosity functions. Ginagamit sila upang timbangin ang radiant power sa bawat wavelength gamit ang isang factor na kumakatawan sa gaano karami ang sensitibidad ng mata sa wavelength na iyon. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na luminosity function ay ang photopic sensitivity function, na modelo ng tugon ng mata sa ilalim ng photopic conditions. Ang iba pang luminosity functions ay kinabibilangan ng scotopic sensitivity function at mesopic sensitivity function.

May maraming aplikasyon ang photometry sa iba't ibang larangan ng siyensya, inhenyeriya, at sining. Ginagamit ito upang sukatin at karakterisin ang kintab, kulay, at kalidad ng mga sanggunian ng liwanag, materyales, at bagay. Ginagamit din ito upang unawain ang epekto ng liwanag sa kalusugan, pag-uugali, at pananaw ng tao.

Sa sanaysay na ito, aalamin natin ang ilang mga uri, prinsipyo, aplikasyon, at paggana ng photometry sa higit na detalye. Usapin din natin ang ilang mga instrumento at yunit na ginagamit para sa photometric measurements.

Ano ang Fiber Photometry?

Ang fiber photometry ay isang teknik na ginagamit sa neuroscience upang irekord ang neural activity sa buhay na mga hayop. Gumagamit ito ng optical fibers upang magbigay ng excitation light sa mga neuron na nag-eexpress ng fluorescent indicators at kunin ang emitted fluorescence mula sa kanila.

Ang fluorescent indicators ay mga molekula na nagbabago ang kanilang katangian sa fluorescence bilang tugon sa mga pagbabago sa tiyak na biological parameters, tulad ng calcium concentration, voltage, neurotransmitters, etc. Sa pamamagitan ng paggamit ng genetically encoded fluorescent indicators (GEFIs), tulad ng GCaMPs, posible na ito upang targetin ang tiyak na uri ng neurons o brain regions para sa optical recording.

Nagbibigay ang fiber photometry ng pagmomonito ng average activity ng malaking populasyon ng neurons sa loob ng oras. Maaari itong gamitin upang korrelasyonin ang neural activity sa mga pangyayari o stimuli sa mga hayop na malayang gumagalaw. Mayroon ang fiber photometry ng mga advantage sa ibang optical recording techniques, tulad ng two-photon microscopy o calcium imaging, sa termino ng simplisidad, cost-effectiveness, portability, at scalability.

Gayunpaman, mayroon ring ilang mga limitasyon ang fiber photometry, tulad ng mababang spatial resolution, signal contamination mula sa background fluorescence o movement artifacts, at potensyal na tissue damage o inflammation mula sa fiber implantation.

Ano ang Flame Photometry?

Ang flame photometry ay isang teknik na ginagamit para sa chemical analysis upang matukoy ang concentration ng tiyak na metal ions sa isang sample. Kilala rin ito bilang flame emission spectroscopy o flame atomic emission spectroscopy.

Nagtrabaho ang flame photometry sa prinsipyong ang ilang metal ions ay naglabas ng characteristic wavelengths ng liwanag kapag sila ay inihain sa apoy. Ang intensity ng ilabas na liwanag ay proporsyonal sa concentration ng metal ions sa sample.

Ang flame photometry ay pangunahing ginagamit para sa alkali metals (group 1) at alkaline earth metals (group 2), tulad ng sodium, potassium, calcium, lithium, etc. Ang mga metal na ito ay may mababang ionization energies at madaling ma-excite ng thermal energy mula sa apoy.

Upang maisagawa ang flame photometry, isang sample solution na naglalaman ng metal ions ay isinaspray sa apoy (karaniwang air-acetylene flame). Ang apoy ay vaporizes at atomizes ang sample sa kanyang constituent elements. Ang ilan sa mga atoms ay pagkatapos ay excited sa mas mataas na energy levels sa pamamagitan ng pag-absorb ng thermal energy mula sa apoy. Ang mga excited atoms ay sa huli bumabalik sa kanilang ground state sa pamamagitan ng pag-labas ng photons ng liwanag na may specific wavelengths na tumutugon sa kanilang energy transitions.

Ang ilabas na liwanag ay pagkatapos ay inilapat ng isang lens system at ipinadaan sa pamamagitan ng monochromator (isang device na nagpili ng narrow range ng wavelengths). Pinapayagan ng monochromator ang lamang ang desired wavelength ng liwanag na tumutugon sa metal ion ng interes na marating ang isang detector (karaniwang photomultiplier tube o photodiode). Ang detector ay konbert ang light signal sa electrical signal na maaaring sukatin ng isang meter o recorder.

Maaaring makalkula ang concentration ng metal ion sa sample sa pamamagitan ng paghahambing ng intensity ng ilabas na liwanag sa standard curve na nakuha mula sa kilalang concentrations ng parehong metal ion.

Ano ang Reflectance Photometry?

Reflectance photometry ay isang teknik na ginagamit upang sukatin ang kulay o reflectance properties ng isang surface o object. Nagtrabaho ito sa prinsipyong ang iba't ibang surfaces ay nagrereflex ng iba't ibang dami at wavelengths ng liwanag depende sa kanilang pisikal at kimikal na characteristics.

Ginagamit ng reflectance photometry ang isang light source (karaniwang puting liwanag) upang ilawin ang isang surface o object sa isang tiyak na angle. Ang reflected light mula sa surface o object ay pagkatapos ay sinusukat ng isang detector (karaniwang spectrophotometer o colorimeter) sa isa pang angle.

Sinusuri ng detector ang spectrum o intensity ng reflected light sa iba't ibang wavelengths at hinahambing ito sa isang reference standard (karaniwang puting surface). Ang kulay o reflectance properties ng surface o object ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng iba't ibang parameters, tulad ng hue (dominant wavelength), saturation (purity), brightness (luminance), chromaticity coordinates (x,y,z), color index (CIE Lab*), etc.

Maaaring gamitin ang reflectance photometry para sa iba't ibang layunin, tulad ng quality control, color matching, color identification, color communication, etc. Maaari itong ipag-apply sa iba't ibang materyales at objects, tulad ng paints, textiles, plastics, metals, at ceramics.

Alin ang Photometric Quantities at Units?

Ang photometric quantities ay nakabase sa radiometric quantities sa pamamagitan ng pag-aapply ng luminosity function bilang isang weighting factor. Ang luminosity function ay kumakatawan sa relative response ng mata ng tao sa iba't ibang wavelengths ng liwanag. Ang pinaka-karaniwang ginagamit na luminosity function ay ang photopic sensitivity function, na modelo ng tugon ng mata sa ilalim ng maliwanag na kondisyon. Ang iba pang luminosity functions ay kinabibilangan ng scotopic sensitivity function, na modelo ng tugon ng mata sa ilalim ng madilim na kondisyon, at ang mesopic sensitivity function, na modelo ng tugon ng mata sa ilalim ng intermediate na kondisyon.

Ano ang Photometric Instruments at Methods?

Ang photometric instruments ay mga device na nagsusukat ng photometric quantities gamit ang iba't ibang methods at prinsipyo. Ang ilan sa karaniwang photometric instruments at methods ay:

• Photometers: Ang photometers ay mga device na nagsusukat ng relative brightness ng light sources o objects sa pamamagitan ng paghahambing nila sa isang reference standard. Maaaring ikategorya ang photometers sa iba't ibang uri batay sa kanilang disenyo at application, tulad ng visual photometers, photoelectric photometers, filter photometers, spectrophotometers, etc.

• Colorimeters: Ang colorimeters ay mga device na nagsusukat ng kulay ng light sources o objects sa pamamagitan ng pag-aanalyze ng kanilang spectral composition. Maaaring ikategorya ang colorimeters sa iba't ibang uri batay sa kanilang disenyo at application, tulad ng tristimulus colorimeters, chromameters, spectroradiometers, etc.

• Integrating spheres: Ang integrating spheres ay mga device na nagsusukat ng total luminous flux ng light sources o objects sa pamamagitan ng pag-enclose nila sa isang spherical cavity na may highly reflective inner surface. Maaaring gamitin ang integrating spheres para sa iba't ibang layunin, tulad ng calibration ng light sources, measurement ng reflectance o transmittance ng materials, measurement ng angular distribution ng light sources, etc.

• Goniophotometers: Ang goniophotometers ay mga device na nagsusukat ng angular distribution ng luminous intensity o luminance ng light sources o objects sa pamamagitan ng pag-rotate nila sa paligid ng isa o higit pa na axes. Maaaring gamitin