Apa itu Fotometri: Kuantiti Fotometri & Aplikasinya

Fotometri dicipta oleh Dmitry Lachinov dan istilah yang digunakan dalam fotometrik adalah fluks berseri, fluks bercahaya, intensiti dan kecekapan bercahaya, dan pencahayaan. Maklumat terpenting yang kami terima mengenai objek cakerawala adalah jumlah tenaga, yang disebut sebagai fluks. Dalam bentuk sinaran elektromagnetik , sains fluks utama dari objek cakerawala disebut fotometri. Ini adalah kaedah yang cekap untuk melakukan pengukuran kecerahan cahaya dari objek astronomi dan oleh itu ia memainkan peranan penting dalam pencirian sasaran astrofizik. Penjelasan ringkas mengenai fotometri dibincangkan di bawah.

Apa itu Fotometri?

Definisi: Fotometri digunakan untuk mengukur kuantiti cahaya, dan itu adalah cabang optik di mana kita membincangkan intensiti yang dipancarkan oleh sumber. Fotometri pembezaan dan fotometri mutlak adalah dua jenis fotometri. Fluks berseri, fluks bercahaya, intensiti dan kecekapan bercahaya, dan pencahayaan adalah istilah yang digunakan dalam fotometrik. Fluks berseri didefinisikan sebagai jumlah tenaga yang dipancarkan oleh sumber per saat dan diwakili oleh huruf 'R'.

Fluks bercahaya didefinisikan sebagai jumlah tenaga yang dipancarkan oleh sumber sesaat dan ia diwakili oleh simbol φ. Intensiti bercahaya ditakrifkan sebagai jumlah keseluruhan fluks bercahaya dibahagi dengan 4Π. Kecekapan bercahaya didefinisikan sebagai nisbah fluks bercahaya ke fluks berseri dan ia diwakili oleh simbol 'η'. Intensiti didefinisikan sebagai nisbah fluks bercahaya per unit kawasan dan dilambangkan dengan huruf 'I' (I = Δφ / ΔA). Pencahayaan (E) adalah cahaya yang jatuh di permukaan bumi.

Fotometer dan Spektrum Elektromagnetik

Fotometer adalah susunan eksperimen yang digunakan untuk membandingkan pencahayaan dua sumber di skrin. Mari pertimbangkan contoh yang realistik untuk memahami fotometer.

Pencahayaan Dua Sumber Di Skrin

Dalam gambar itu, terdapat bangku optik, di mana dua sumber A dan B diletakkan di dua sisi skrin ‘S’ dan dua papan diletakkan di dua hujung skrin. Di papan sisi kiri, ada potongan bulat dan papan sisi kanan ada potongan bentuk cincin. Apabila sumber ‘A’ dihidupkan, jalur melingkar diperoleh di layar kerana cahaya yang melewati pemotongan bulat. Begitu juga, apabila sumber ‘B’ dihidupkan, anda dapat melihat cahaya melewati kawasan anulus dan tambalan cincin diperoleh di layar.

Apabila kedua-dua sumber dihidupkan, anda dapat melihat kedua-dua tambalan itu disinari secara serentak dan anda dapat melihat pencahayaan yang berbeza dari dua tambalan. Apabila sumber ‘A’ mendekati layar maka anda akan melihat bahawa patch bulat menjadi lebih terang atau anda dapat melihat bahawa pencahayaan sumber ‘A’ di skrin meningkat. Begitu juga apabila sumber ‘B’ mendekati layar maka anda akan melihat bahawa pencahayaan tampalan bentuk cincin menjadi lebih banyak kerana jarak yang lebih sedikit.

Sekarang sumbernya disesuaikan sedemikian rupa sehingga tidak ada perbezaan antara kedua sumber ini. Pencahayaan di skrin kerana dua sumber itu sama atau sama. Apabila pencahayaan kerana sumber di layar menjadi sama, kita dapat menggunakannya

L₁/ r₁^dua= L_dua/ r_dua^dua

Di mana L₁dan L_duaadalah intensiti pencahayaan dua sumber dan r₁^dua& r_dua^duaadalah pemisahan sumber dari skrin. Persamaan di atas disebut prinsip fotometri.

Spektrum elektromagnetik terdiri daripada tujuh wilayah yang merupakan spektrum yang dapat dilihat, spektrum inframerah, gelombang radio, gelombang mikro, spektrum ultraviolet, sinar x, dan sinar gamma. Gelombang radio paling lama panjang gelombang dan frekuensi terendah ketika gelombang radio bergerak dari kiri ke kanan, panjang gelombang meningkat, frekuensi meningkat, dan tenaga akan menurun. Gelombang radio, gelombang mikro, dan gelombang inframerah adalah gelombang elektromagnetik tenaga rendah. Sinaran ultraviolet, x dan sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik tenaga tinggi. Spektrum elektromagnetik ditunjukkan di bawah.

Spektrum Elektromagnetik untuk Fotometri

Fotometri dianggap hanya dengan bahagian spektrum yang dapat dilihat, dari sekitar 380 hingga 780 nanometer. Dalam astronomi pemerhatian, fotometri adalah asas dan merupakan teknik penting.

Fotometer Rasuk Tunggal

Fotometer rasuk tunggal mengikuti 'LAMBERT LAW' untuk menentukan kepekatan sampel yang tidak diketahui. Penyerapan cahaya oleh sampel rujukan dan sampel yang tidak diketahui digunakan untuk mendapatkan nilai yang tidak diketahui. Pembinaan instrumen fotometer balok tunggal ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Instrumen Fotometer Rasuk Tunggal

Komponen asas fotometer rasuk tunggal adalah sumber cahaya dan penyerapan atau gangguan tapis . Ia disebut fotometer kerana alat yang digunakan untuk mengasingkan panjang gelombang dalam gambar adalah penapis, cuvette digunakan sebagai pemegang sampel dan sel photocell atau photovoltaic bertindak sebagai pengesan. Sumber cahaya yang biasa digunakan adalah lampu halogen tungsten. Apabila tungsten seperti filamen dipanaskan, ia mula memancarkan radiasi di kawasan yang dapat dilihat, dan radiasi ini bertindak sebagai sumber cahaya bagi instrumen.

Litar kawalan intensiti digunakan untuk mengubah bekalan voltan ke lampu filamen tungsten, dengan mengubah voltan, lampu dapat mengubah intensitasnya. Keamatan harus tetap berterusan sepanjang eksperimen. Penapis boleh menjadi penyaring penyerapan asas, penapis ini menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan hanya membenarkan panjang gelombang tertentu melaluinya. Cahaya yang dilewatkan terutamanya bergantung pada warna material, misalnya, warna merah akan membiarkan sinaran di kawasan merah berlalu dan sebagainya.

Selektiviti penapis ini sangat rendah dan pelepasan penapis yang ada tidak begitu monokromatik. Penapis lain yang digunakan adalah penyaring gangguan, dan alat pengesan yang dapat digunakan dalam fotometri rasuk tunggal boleh menjadi sel fotovoltaik. Pengesan memberikan bacaan intensiti cahaya. Hukum segiempat terbalik dan hukum kosinus adalah dua jenis undang-undang yang digunakan untuk menghasilkan ukuran fotometrik.

Kerja Fotometer Rasuk Tunggal

Cahaya dari sumber jatuh pada larutan yang diletakkan di dalam cuvette. Di sini bahagian cahaya diperhatikan dan bahagian cahaya yang tersisa dihantar. Cahaya yang dipancarkan jatuh pada pengesan yang menghasilkan photocurrent berkadar dengan intensiti cahaya. Mata wang ini memasuki galvanometer di mana bacaan ditunjukkan.

Instrumen ini dikendalikan dalam langkah-langkah berikut

• Pada mulanya, pengesan gelap dan galvanometer diselaraskan secara mekanikal hingga sifar
• Sekarang penyelesaian rujukan disimpan di pemegang sampel
• Cahaya dipancarkan dari larutan
• Keamatan sumber cahaya disesuaikan dengan menggunakan rangkaian kawalan intensiti, sehingga galvanometer menunjukkan transmisi 100%
• Setelah penentukuran dilakukan, bacaan untuk sampel standard (Q_s) dan sampel yang tidak diketahui (Q_ke) telah diambil. Kepekatan sampel yang tidak diketahui didapati menggunakan formula di bawah.

Q_ke= Q_s* Saya_Q/ Saya_S

Di mana Q_keialah kepekatan sampel yang tidak diketahui, Q_sialah kepekatan sampel rujukan, I_Qadalah bacaan yang tidak diketahui dan saya_Sadalah bacaan rujukan.

Instrumentasi Fotometri Api

Instrumentasi fotometri api asas ditunjukkan di bawah.

Instrumentasi Fotometri Api

Dalam gambar tersebut, pembakar menghasilkan atom teruja dan larutan sampel disebarkan ke gabungan bahan bakar dan oksidan. Bahan bakar dan oksidan diperlukan untuk menghasilkan api, sehingga sampel menukar atom neutral dan teruja dengan tenaga haba. Suhu api harus stabil dan juga ideal. Sekiranya suhu tinggi unsur-unsur dalam sampel bertukar menjadi ion bukan atom neutral. Sekiranya suhu terlalu rendah maka atom mungkin tidak menuju ke keadaan teruja, jadi kombinasi bahan bakar dan oksidan digunakan.

Monokromatik diperlukan untuk mengasingkan cahaya dalam panjang gelombang tertentu dari cahaya yang tersisa. Alat pengesan fotometrik nyala mirip dengan spektrofotometer, untuk membaca rakaman dari alat pengesan alat perakam berkomputer digunakan. Kelemahan utama fotometri nyalaan adalah ketepatan rendah, ketepatan rendah & kerana suhu tinggi, gangguan ion lebih banyak.

Perbezaan Antara Colorimetri dan Fotometri

Perbezaan antara kolorimetri dan fotometri ditunjukkan dalam jadual di bawah

Kuantiti Fotometrik

Kuantiti fotometrik ditunjukkan dalam jadual di bawah

Produk Fotometer

Sebilangan produk fotometer ditunjukkan dalam jadual di bawah

Permohonan

Aplikasi fotometri adalah

• Bahan Kimia
• Tanah
• Pertanian
• Farmaseutikal
• Kaca dan Seramik
• Bahan tanaman
• Air
• Makmal Mikrobiologi
• Makmal Biologi

Soalan Lazim

1). Apakah ujian fotometrik?

Ujian fotometrik diperlukan untuk mengukur intensiti dan pengedaran cahaya.

2). Apakah kuantiti fotometrik?

Fluks berseri, fluks bercahaya, intensiti & kecekapan bercahaya, dan pencahayaan adalah kuantiti fotometrik.

3). Apakah analisis fotometrik?

Analisis fotometrik merangkumi pengukuran spektrum di kawasan yang dapat dilihat, ultraviolet dan inframerah

4). Apakah perbezaan antara fotometri dan spektrofotometri?

Spektrometer digunakan untuk mengukur kepekatan larutan sedangkan fotometri mengukur intensiti cahaya.

5). Apakah julat fotometrik?

Julat fotometrik adalah salah satu spesifikasi dalam instrumen fotometer, dalam Spektrofotometer UV-Visible V-730 julat fotometrik (kira-kira) ialah -4 ~ 4 Abs.

Dalam artikel ini, gambaran keseluruhan Fotometri , kuantiti fotometrik, instrumen fotometri api, fotometer balok tunggal, spektrum elektromagnetik, dan aplikasi dibincangkan. Berikut adalah soalan untuk anda apa itu spektrofotometri?