Fotometria
Com fotometria ou fotometria ( grego antigo φῶς Phos , alemão 'luz' e μετρεῖν metreín , alemão , medida ' ) são métodos de medição na faixa de comprimento de onda da luz visível de um fotômetro usando designado.
Subáreas
A fotometria era originalmente um ramo da física ou química , astronomia e fotografia , mas agora é uma ciência comum da engenharia . Ele está em constante desenvolvimento , por exemplo, na área de energia fotovoltaica ou na produção de displays para tecnologia de medição industrial para garantia de qualidade e controle de qualidade. É um método padrão no desenvolvimento de tecnologias ópticas , como tecnologia laser , bem como colorimetria relacionada .
Além disso, a fotometria também é usada em análises (bio) químicas e médicas . Ele permite evidências qualitativas e quantitativas, bem como rastrear a dinâmica dos processos químicos de compostos químicos que absorvem a radiação.
Uma medição da absorbância em diferentes comprimentos de onda é chamada de espectroscopia , e. B. Espectroscopia UV / VIS ou espectroscopia infravermelha . Uma medição registrada em diferentes comprimentos de onda é chamada de espectro . Com luz irradiada não filtrada, a fluorescência UV em uma amostra pode levar a erros de medição na faixa visível da radiação, razão pela qual um filtro , prisma ou rede de difração podem ser usados para limitar as faixas de comprimento de onda da luz irradiada. Também é importante conhecer as funções de radiação e dependências espectrais dos materiais. Por este motivo, também são realizadas medições espectrais. A generalização da fotometria para todo o espectro eletromagnético ( radiação de rádio para gama ) é chamada de radiometria .
Medidas de transmissão
A absorção e a cor de um líquido ou sólido transparente dependem da composição do material e da concentração. Com a fotometria, as concentrações de soluções coloridas são determinadas com a ajuda da luz visível. A medição é realizada em um recipiente de amostra especial, a chamada cubeta .
Se a solução de uma substância absorvente é irradiada com luz, a intensidade que passa (é necessário um detector que funcione o mais linearmente possível) depende das propriedades de absorção geralmente dependentes do comprimento de onda da substância, da concentração e do comprimento da luz caminho na solução. Esta lei é descrita pela lei Lambert-Beer . Para aplicar esta lei, o sinal de intensidade I medido em uma faixa estreita de comprimento de onda para várias concentrações conhecidas e desconhecidas é plotado logaritmicamente contra a concentração c . Uma linha reta é criada a partir da qual as concentrações desconhecidas podem ser lidas.
Um fotômetro faz esta interpolação aritmeticamente: As intensidades são divididas pela interceptação I ( c = 0) (→ transmitância) e logaritmizadas (→ extinção ). A absorbância é proporcional à concentração.
Se várias espécies absorventes estão presentes na solução, uma faixa de comprimento de onda é selecionada, que é absorvida pela espécie a ser determinada, mas não por outros constituintes. Algumas substâncias que apresentam pouca ou nenhuma absorção podem ser convertidas em substâncias de boa absorção por meios químicos. Por exemplo, o formaldoxima pode ser usado para determinar fotometricamente a concentração de vários íons metálicos. A luz com o comprimento de onda selecionado é gerada com filtros, monocromadores ou lasers .
Medidas de reflexão
Os exames fotométricos dizem respeito principalmente à avaliação da cor de superfícies para garantia de qualidade na coloração. São usados fotossensores calibrados que medem em vários comprimentos de onda por meio de filtros .
A partir da reflexão difusa possivelmente dependente do comprimento de onda, conclusões também podem ser tiradas sobre a estrutura da superfície (por exemplo, DRIFTS ).
Avaliação de fontes de luz
A análise fotométrica das fontes de luz é realizada utilizando parâmetros fotométricos, tais como a intensidade luminosa , fluxo luminoso , iluminância e luminância . A sensibilidade do olho humano é considerada por meio de curvas de sensibilidade à luz . As curvas V-lambda para visão fotópica e escotópica podem ser usadas para calcular unidades fotométricas a partir de unidades radiométricas. Em relação à intensidade da luz como unidade básica da fotometria, sua definição não fornece nenhuma referência à função de sensibilidade à luz espectral.
Propriedades como índice de reprodução de cor , temperatura de cor e cor da luz também são usadas para a avaliação fotométrica de fontes de luz. Além disso, as características de radiação e a eficiência de luminárias , fontes de luz e diodos emissores de luz são um parâmetro de avaliação útil.
astronomia
Na astronomia, existem outros sistemas fotométricos que não são baseados na curva de sensibilidade do olho, mas nas propriedades físicas do espectro estelar .
- Fotometria de banda larga
- mede a intensidade da radiação em uma ampla gama de comprimentos de onda . Os métodos mais comuns medem por meio de três ou quatro filtros (UBV: Ultravioleta, Azul, Visual ou uvby: ultravioleta, violeta, azul, amarelo) e usam isso para determinar os parâmetros de uma estrela ( tipo espectral ). As diferenças de magnitude das medidas de filtro individuais são referidas como cores, UB ou BV, que geralmente são plotadas como um diagrama de cor-brilho (consulte também índice de cor ).
- Em fotometria de banda estreita
- apenas áreas de linhas espectrais individuais são medidas para determinar suas intensidades sem registrar um espectro , o que seria muito mais complexo. No entanto, isso só funciona com linhas de absorção fortes e espectros de emissão de linha sem um componente contínuo (forte), como os espectros de nebulosas planetárias .
Por razões históricas, a astronomia usa a magnitude como uma unidade .
Histórico
A fotometria visual é precursora da fotometria de hoje.
literatura
- Lange, Zdeněk: Photometric analysis . Verlag Chemie, Weinheim 1980, ISBN 3-527-25853-1 .
- Noboru Ohta, Alan R. Robertson: Colorimetry: Fundamentals and Applications , Wiley-IS & T Series, West Sussex 2006, ISBN 978-0-470-09473-0 .
- DIN 5032-1: Medição de luz - Parte 1: Métodos fotométricos . Beuth Verlag, Berlin 1999.
- Michael K. Shepard: Introdução à Fotometria Planetária. Cambridge University Press, Cambridge 2017, ISBN 978-1-107-13174-3 .