Fotometri Nedir: Fotometrik Nicelikler ve Uygulamaları

Fotometri, Dmitry Lachinov tarafından icat edilmiştir ve fotometrikte kullanılan terimler, ışıma akısı, ışık akısı, ışık yoğunluğu ve verimlilik ve aydınlıktır. Gök cismi hakkında aldığımız en önemli bilgi, akı olarak adlandırılan enerji miktarıdır. Şeklinde elektromanyetik radyasyonlar Gök cisimlerinden gelen büyük akı bilimine fotometri denir. Bu, astronomik nesnelerden gelen ışığın parlaklık ölçümünü gerçekleştirmenin etkili bir yoludur ve bu nedenle astrofiziksel bir hedefin karakterizasyonunda anahtar bir rol oynar. Fotometrinin kısa açıklaması aşağıda tartışılmaktadır.

Fotometri nedir?

Tanım: Fotometri, ışık miktarını ölçmek için kullanılır ve bir kaynak tarafından yayılan yoğunluğu tartıştığımız optik dalıdır. Diferansiyel fotometri ve mutlak fotometri, iki tür fotometridir. Işıma akısı, ışık akısı, ışık yoğunluğu ve verimliliği ve aydınlatma, fotometrikte kullanılan terimlerdir. Radyant akı, saniyede bir kaynak tarafından yayılan toplam enerji sayısı olarak tanımlanır ve bir 'R' harfiyle temsil edilir.

Işık akısı, saniyede bir kaynak tarafından yayılan toplam enerji sayısı olarak tanımlanır ve bir φ sembolü ile temsil edilir. Işık yoğunluğu, toplam ışık akısı hacminin 4Π'ye bölümü olarak tanımlanır. Işık verimliliği, ışık akısının radyan akısına oranı olarak tanımlanır ve bir 'η' sembolü ile temsil edilir. Yoğunluk, birim alan başına ışık akısının oranı olarak tanımlanır ve 'I' harfi ile gösterilir (I = Δφ / ΔA). Aydınlık (E), dünya yüzeyine düşen ışıktır.

Fotometre ve Elektromanyetik Spektrum

Fotometre, bir ekrandaki iki kaynağın aydınlığını karşılaştırmak için kullanılan bir deney düzeneğidir. Fotometreyi anlamak için gerçekçi bir örnek düşünelim.

Ekrandaki İki Kaynağın Aydınlatması

Şekilde, 'S' ekranının iki tarafına iki A ve B kaynağının ve ekranın iki ucuna iki kartın yerleştirildiği bir optik tezgah bulunmaktadır. Sol büfede dairesel, sağda ise halka şeklinde kesim vardır. Bir kaynak 'A' açıldığında, dairesel kesiğin içinden geçen ışık nedeniyle ekranda dairesel bir yol elde edilir. Benzer şekilde, kaynak 'B' açıldığında, halka şeklindeki bölgeden geçen ışığı görebilirsiniz ve ekranda halka yaması elde edilir.

Her iki kaynak da açıldığında, her iki yamanın aynı anda aydınlatıldığını görebilir ve iki yamanın farklı aydınlatmasını görebilirsiniz. Bir 'A' kaynağı ekrana yaklaştığında, dairesel yamanın daha parlak hale geldiğini veya ekrandaki 'A' kaynağının aydınlatmasının arttığını göreceksiniz. Benzer şekilde, bir 'B' kaynağı ekrana yaklaştığında, daha az mesafe nedeniyle halka şeklindeki yamanın aydınlatmasının daha fazla hale geldiğini göreceksiniz.

Şimdi kaynaklar, bu iki kaynak arasında hiçbir fark olmayacak şekilde ayarlandı. İki kaynaktan dolayı ekrandaki aydınlatma aynı veya eşittir. Ekrandaki kaynaklardan kaynaklanan aydınlatma eşitlendiğinde kullanabiliriz

L₁/ r₁^iki= L_iki/ r_iki^iki

Nerede L₁ve ben_ikiiki kaynağın aydınlatma yoğunluğu ve r₁^iki& r_iki^ikikaynakların ekrandan ayrılmasıdır. Yukarıdaki denkleme fotometri ilkesi denir.

Elektromanyetik spektrum, görünür bir spektrum, kızılötesi spektrum, radyo dalgaları, mikrodalgalar, ultraviyole spektrum, x ışınları ve gama ışınları olan yedi bölgeden oluşur. Radyo dalgaları en uzun dalga boyu ve radyo dalgaları soldan sağa hareket ettiğinde en düşük frekans, dalga boyu artar, frekans artar ve enerji azalır. Radyo dalgaları, mikrodalgalar ve kızılötesi dalgalar, düşük enerjili elektromanyetik dalgalardır. Ultraviyole, x ışınları ve gama ışınları yüksek enerjili elektromanyetik dalgalardır. Elektromanyetik spektrum aşağıda gösterilmiştir.

Fotometri için Elektromanyetik Spektrum

Fotometri, spektrumun yalnızca yaklaşık 380 ila 780 nanometre arasındaki görünür kısmı ile değerlendirilir. Gözlemsel astronomide fotometri esastır ve önemli bir tekniktir.

Tek Işınlı Fotometre

Tek huzmeli fotometre, bilinmeyen örneklerin konsantrasyonunu belirlemek için “LAMBERT YASASI” na uygundur. Bir referans numune ve bilinmeyen bir numune tarafından ışığın absorpsiyonu bilinmeyenin değerini elde etmek için kullanılır. Tek ışınlı fotometre cihazının yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Tek Işınlı Fotometre Cihazı

Tek ışınlı bir fotometrenin temel bileşenleri ışık kaynağı ve soğurma veya bir girişimdir. filtre . Bir şekildeki dalga boylarını izole etmek için kullanılan cihaz filtre olduğundan, numune tutucu olarak küvet kullanıldığından ve dedektör görevi gören fotosel veya fotovoltaik hücre olduğundan fotometre olarak adlandırılır. Genellikle kullanılan ışık kaynağı bir tungsten halojen lambadır. Filaman benzeri tungsten ısıtıldığında, görünür bölgede radyasyon yaymaya başlar ve bu radyasyonlar, alet için bir ışık kaynağı görevi görür.

Voltajı değiştirerek tungsten filaman lambasına voltaj beslemesini değiştirmek için bir yoğunluk kontrol devresi kullanılır, lamba yoğunluğu değiştirebilir. Deney süresince yoğunluk sabit tutulmalıdır. Filtre, temel bir absorpsiyon filtresi olabilir, bu filtre belirli bir dalga boyundaki ışığı absorbe eder ve içinden yalnızca belirli bir dalga boyunun geçmesine izin verir. Geçmesine izin verilen ışık esas olarak malzemenin rengine bağlıdır, örneğin kırmızı, kırmızı bölgedeki radyasyonların geçmesine izin verir ve bu böyle devam eder.

Bu filtrelerin seçiciliği çok düşüktür ve bu filtrelerin mevcut emisyonları yüksek ölçüde monokromatik değildir. Kullanılan diğer filtre girişim filtresidir ve tek ışınlı fotometride kullanılabilen dedektörler fotovoltaik hücreler olabilir. Dedektörler, ışık yoğunluğu okumalarını verir. Ters kare yasası ve kosinüs yasası, fotometrik ölçümleri üretmek için kullanılan iki tür yasadır.

Tek Işınlı Fotometrenin Çalışması

Kaynaktan gelen ışık, küvete yerleştirilen çözeltiye düşer. Burada ışığın bir kısmı gözlenir ve ışığın geri kalan kısmı iletilir. İletilen ışık, ışık yoğunluğu ile orantılı olarak foto-akım üreten dedektörlere düşer. Bu foto akım, okumaların görüntülendiği galvanometreye girer.

Enstrüman aşağıdaki adımlarda çalıştırılır

• Başlangıçta dedektör karartılır ve galvanometre mekanik olarak sıfıra ayarlanır
• Şimdi numune tutucuda tutulan bir referans çözelti
• Işık çözümden iletilir
• Işık kaynağının yoğunluğu, yoğunluk kontrol devresi kullanılarak, galvanometrenin% 100 aktarım göstereceği şekilde ayarlanır.
• Kalibrasyon tamamlandıktan sonra, standart numune için okumalar (Q_s) ve bilinmeyen numune (Q_-e) alınır. Bilinmeyen bir numunenin konsantrasyonu aşağıdaki formül kullanılarak bulunur.

Q_-e= Q_s*BEN_Q/BEN_S

Nerede Q_-ebilinmeyen numunenin konsantrasyonu, Q_sreferans numunenin konsantrasyonu, I_Qbilinmeyen okuma ve ben_Sreferans okumadır.

Alev Fotometrisi Enstrümantasyonu

Temel alev fotometri enstrümantasyonu aşağıda gösterilmiştir.

Alev Fotometrisi Enstrümantasyonu

Şekilde, brülör uyarılmış atomlar üretir ve numune çözeltisi, yakıt ve oksidan kombinasyonuna yayılır. Yakıt ve oksidanların alev üretmesi gerekir, öyle ki numune nötr atomları dönüştürür ve ısı enerjisi ile uyarılır. Alevin sıcaklığı sabit ve aynı zamanda ideal olmalıdır. Sıcaklık yüksekse numunedeki elementler nötr atomlar yerine iyonlara dönüşür. Sıcaklık çok düşükse, atomlar uyarılmış duruma geçmeyebilir, bu nedenle yakıt ve oksidanların bir kombinasyonu kullanılır.

Monokromatik, belirli bir dalga boyundaki ışığı, alevin kalan ışığından izole etmek için gereklidir. Alev fotometrik dedektörü, spektrofotometreye benzer, dedektörlerden kayıtları okumak için bilgisayarlı kayıt cihazları kullanılır. Alev fotometrisinin temel dezavantajları, hassasiyetin düşük olması, doğruluğunun düşük olması ve yüksek sıcaklıktan dolayı iyonik girişimlerin daha fazla olmasıdır.

Kolorimetri ve Fotometri Arasındaki Fark

Kolorimetre ve fotometri arasındaki fark aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

Fotometrik Miktarlar

Fotometrik miktarlar aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Fotometre Ürünleri

Fotometre ürünlerinden bazıları aşağıdaki tabloda gösterilmektedir.

Uygulamalar

Fotometrinin uygulamaları

• Kimyasallar
• Toprak
• Tarım
• İlaçlar
• Cam ve Seramik
• Bitki malzemeleri
• Su
• Mikrobiyolojik Laboratuvarlar
• Biyolojik Laboratuvarlar

SSS

1). Fotometrik test nedir?

Işık yoğunluğunu ve dağılımını ölçmek için fotometrik test gereklidir.

2). Fotometrik büyüklükler nelerdir?

Işıma akısı, ışık akısı, ışık yoğunluğu ve verimliliği ve aydınlatma fotometrik miktarlardır.

3). Fotometrik analiz nedir?

Fotometrik analizi, görünür, ultraviyole ve kızılötesi bölgelerde spektrumun ölçümünü içerir.

4). Fotometri ve spektrofotometri arasındaki fark nedir?

Spektrometre, çözeltinin konsantrasyonunu ölçmek için kullanılırken, fotometri ışık yoğunluğunu ölçer.

5). Fotometrik aralık nedir?

Fotometrik aralık, fotometre cihazlarındaki spesifikasyonlardan biridir, V-730 UV-Görünür Spektrofotometrelerde fotometrik aralık (yaklaşık) -4 ~ 4 Abs'dir.

Bu yazıda Fotometriye genel bakış , fotometrik büyüklükler, alev fotometri enstrümantasyonu, tek ışınlı fotometre, elektromanyetik spektrum ve uygulamalar tartışılmaktadır. İşte size bir soru spektrofotometri nedir?