O que é fotometria: quantidades fotométricas e suas aplicações

A fotometria foi inventada por Dmitry Lachinov e os termos usados ​​na fotometria são fluxo radiante, fluxo luminoso, intensidade e eficiência luminosa e iluminância. A informação mais importante que recebemos sobre o objeto celeste é a quantidade de energia, que é chamada de fluxo. Na forma de radiações eletromagnéticas , a ciência do fluxo principal de objetos celestes é chamada fotometria. Esta é uma forma eficiente de realizar a medição do brilho da luz de objetos astronômicos e, portanto, desempenha um papel fundamental na caracterização de um alvo astrofísico. A breve explicação da fotometria é discutida abaixo.

O que é fotometria?

Definição: A fotometria é usada para medir a quantidade de luz, e é o ramo da ótica em que discutimos a intensidade emitida por uma fonte. A fotometria diferencial e fotometria absoluta são os dois tipos de fotometria. O fluxo radiante, fluxo luminoso, intensidade luminosa e eficiência e iluminância são os termos usados ​​em fotométrica. O fluxo radiante é definido como o número total de energia que é irradiada por uma fonte por segundo e é representado por uma letra 'R'.

O fluxo luminoso é definido como o número total de energia que é emitida por uma fonte por segundo e é representado por um símbolo φ. A intensidade luminosa é definida como um volume total de fluxo luminoso dividido por 4Π. A eficiência luminosa é definida como uma razão entre o fluxo luminoso e o fluxo radiante e é representada por um símbolo ‘η’. A intensidade é definida como uma razão de fluxo luminoso por unidade de área e é denotada por uma letra ‘I’ (I = Δφ / ΔA). A iluminância (E) é a luz que incide sobre a superfície da terra.

Fotômetro e espectro eletromagnético

O fotômetro é um experimento criado para comparar a iluminância das duas fontes em uma tela. Vamos considerar um exemplo realista para entender o fotômetro.

Iluminância de duas fontes em uma tela

Na figura, há uma bancada óptica, onde duas fontes A e B colocadas em dois lados da tela 'S' e duas placas são colocadas nas duas extremidades da tela. No aparador esquerdo existe um corte circular e no aparador direito um corte em forma de anel. Quando uma fonte 'A' é ligada, um caminho circular é obtido em uma tela devido à luz que passa pelo corte circular. Da mesma forma, quando a fonte 'B' é ligada, você pode ver a luz passando pela região anular e o remendo do anel é obtido na tela.

Quando ambas as fontes estão ligadas, você pode ver que os dois patches estão iluminados simultaneamente e pode ver as diferentes iluminâncias de dois patches. Quando uma fonte 'A' é aproximada da tela, você verá que o patch circular se torna mais brilhante ou você pode ver que a iluminância da fonte 'A' na tela aumenta. Da mesma forma, quando uma fonte 'B' é trazida para mais perto da tela, você verá que a iluminância do patch em forma de anel se torna mais devido à menor distância.

Agora as fontes são ajustadas de tal forma que não há diferença entre essas duas fontes. A iluminância na tela devido às duas fontes é a mesma ou igual. Quando a iluminação devido às fontes na tela torna-se igual, podemos usar

eu₁/ r₁^dois= L_dois/ r_dois^dois

Onde L₁e eu_doissão a intensidade de iluminação de duas fontes er₁^dois& r_dois^doissão a separação das fontes da tela. A equação acima é chamada de princípio da fotometria.

O espectro eletromagnético consiste em sete regiões: espectro visível, espectro infravermelho, ondas de rádio, microondas, espectro ultravioleta, raios x e raios gama. As ondas de rádio são as mais longas Comprimento de onda e a frequência mais baixa quando as ondas de rádio se movem da esquerda para a direita, o comprimento de onda aumenta, a frequência aumenta e a energia diminui. As ondas de rádio, microondas e ondas infravermelhas são ondas eletromagnéticas de baixa energia. O ultravioleta, os raios X e os raios gama são as ondas eletromagnéticas de alta energia. O espectro eletromagnético é mostrado abaixo.

Espectro eletromagnético para fotometria

A fotometria é considerada apenas com a porção visível do espectro, de cerca de 380 a 780 nanômetros. Na astronomia observacional, a fotometria é fundamental e é uma técnica importante.

Fotômetro de feixe único

O fotômetro de feixe único segue a “LEI DE LAMBERT” para determinar a concentração das amostras desconhecidas. A absorção de luz por uma amostra de referência e uma amostra desconhecida é usada para obter o valor do desconhecido. A construção do fotômetro de feixe único é mostrada na figura abaixo.

Instrumento fotômetro de feixe único

Os componentes básicos de um fotômetro de feixe único são fonte de luz e absorção ou uma interferência filtro . É chamado de fotômetro porque o dispositivo que é usado para isolar os comprimentos de onda em uma figura é o filtro, uma cubeta é usada como suporte de amostra e uma fotocélula ou célula fotovoltaica atua como um detector. A fonte de luz geralmente usada é uma lâmpada halógena de tungstênio. Quando o tungstênio semelhante a um filamento é aquecido, ele começa a emitir radiações na região visível, e essas radiações atuam como uma fonte de luz para o instrumento.

Um circuito de controle de intensidade é usado para variar a alimentação de tensão para a lâmpada de filamento de tungstênio, variando a tensão, a lâmpada pode alterar a intensidade. A intensidade deve ser mantida constante durante o experimento. O filtro pode ser um filtro de absorção básico, este filtro absorve luz de um determinado comprimento de onda e permite que apenas um determinado comprimento de onda passe por ele. A passagem de luz depende principalmente da cor do material, por exemplo, o vermelho permitirá a passagem das radiações na região vermelha e assim por diante.

A seletividade desses filtros é muito baixa e a emissão dos existentes desses filtros não é altamente monocromática. O outro filtro utilizado é o filtro de interferência, e os detectores que podem ser utilizados na fotometria de feixe único podem ser células fotovoltaicas. Os detectores fornecem leituras da intensidade da luz. A lei do inverso do quadrado e a lei do cosseno são os dois tipos de leis usadas para produzir as medidas fotométricas.

Trabalho de fotômetro de feixe único

A luz da fonte incide sobre a solução colocada na cubeta. Aqui, uma parte da luz observada e a parte restante da luz são transmitidas. A luz transmitida incide sobre os detectores que produzem fotocorrente proporcional à intensidade da luz. Esta fotocorrente entra no galvanômetro onde as leituras são exibidas.

O instrumento é operado nas seguintes etapas

• Inicialmente, o detector é escurecido e o galvanômetro é ajustado mecanicamente para zero
• Agora, uma solução de referência mantida no suporte de amostra
• A luz é transmitida da solução
• A intensidade da fonte de luz é ajustada usando o circuito de controle de intensidade, de modo que o galvanômetro mostra 100% de transmissão
• Uma vez que a calibração é feita, as leituras para a amostra padrão (Q_s) e amostra desconhecida (Q_para) são tomadas. A concentração de uma amostra desconhecida é determinada usando a fórmula abaixo.

Q_para= Q_s*EU_Q/EU_S

Onde Q_paraé a concentração da amostra desconhecida, Q_sé a concentração da amostra de referência, I_Qé a leitura desconhecida e eu_Sé a leitura de referência.

Instrumentação de fotometria de chama

A instrumentação básica de fotometria de chama é mostrada abaixo.

Instrumentação de fotometria de chama

Na figura, o queimador produz átomos excitados e a solução da amostra é espalhada para a combinação de combustível e oxidante. O combustível e os oxidantes são necessários para produzir chama, de modo que a amostra converta átomos neutros e seja excitada pela energia térmica. A temperatura da chama deve ser estável e também ideal. Se a temperatura for alta, os elementos da amostra se convertem em íons em vez de átomos neutros. Se a temperatura for muito baixa, os átomos podem não entrar no estado de excitação, então uma combinação de combustível e oxidantes é usada.

O monocromático é necessário para isolar a luz em um comprimento de onda específico de uma luz restante da chama. O detector fotométrico de chama é semelhante ao do espectrofotômetro, para ler a gravação dos detectores são utilizados gravadores computadorizados. As principais desvantagens da fotometria de chama são a baixa precisão, a exatidão é baixa e devido à alta temperatura, as interferências iônicas são maiores.

Diferença entre colorimetria e fotometria

A diferença entre colorimetria e fotometria é mostrada na tabela abaixo

Quantidades Fotométricas

As quantidades fotométricas são mostradas na tabela abaixo

Produtos para fotômetros

Alguns dos produtos de fotômetro são mostrados na tabela abaixo

Formulários

As aplicações da fotometria são

• Produtos químicos
• Solos
• Agricultura
• Farmacêutica
• Vidro e Cerâmica
• Materiais vegetais
• Água
• Laboratórios Microbiológicos
• Laboratórios Biológicos

FAQ's

1). O que é um teste fotométrico?

O teste fotométrico é necessário para medir a intensidade e distribuição da luz.

2). O que são quantidades fotométricas?

O fluxo radiante, fluxo luminoso, intensidade luminosa e eficiência e iluminância são as quantidades fotométricas.

3). O que é uma análise fotométrica?

A análise fotométrica inclui a medição do espectro nas regiões visível, ultravioleta e infravermelho

4). Qual é a diferença entre fotometria e espectrofotometria?

O espectrômetro é usado para medir a concentração da solução, enquanto a fotometria mede a intensidade da luz.

5). Qual é a faixa fotométrica?

A faixa fotométrica é uma das especificações nos instrumentos de fotômetro, nos espectrofotômetros UV-Visíveis V-730 a faixa fotométrica (aproximadamente) é -4 ~ 4 Abs.

Neste artigo, o visão geral da fotometria , grandezas fotométricas, instrumentação de fotometria de chama, fotômetro de feixe único, espectro eletromagnético e aplicações são discutidos. Aqui está uma pergunta para você, o que é espectrofotometria?