โฟโตเมตริกคืออะไร: ปริมาณโฟโตเมตริกและการใช้งาน

โฟโตเมตริกถูกคิดค้นโดย Dmitry Lachinov และคำศัพท์ที่ใช้ในโฟโตเมตริกคือฟลักซ์การแผ่รังสีฟลักซ์ส่องสว่างความเข้มและประสิทธิภาพการส่องสว่างและความส่องสว่าง ข้อมูลที่สำคัญที่สุดที่เราได้รับเกี่ยวกับวัตถุท้องฟ้าคือปริมาณพลังงานซึ่งเรียกว่าเป็นฟลักซ์ ในรูปแบบของ การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า วิทยาศาสตร์ของการไหลที่สำคัญจากวัตถุท้องฟ้าเรียกว่าโฟโตเมทรี นี่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการวัดความสว่างของแสงจากวัตถุทางดาราศาสตร์ดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการกำหนดลักษณะของเป้าหมายทางดาราศาสตร์ คำอธิบายสั้น ๆ ของโฟโตเมตรีจะกล่าวถึงด้านล่าง

Photometry คืออะไร?

คำจำกัดความ: โฟโตมิเตอร์ใช้ในการวัดปริมาณแสงและเป็นสาขาของทัศนศาสตร์ที่เราพูดถึงความเข้มที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด โฟโตมิเตอร์แบบดิฟเฟอเรนเชียลและโฟโตเมทรีสัมบูรณ์เป็นโฟโตมิเตอร์สองประเภท ฟลักซ์การแผ่รังสีฟลักซ์การส่องสว่างความเข้มและประสิทธิภาพของการส่องสว่างและความส่องสว่างเป็นคำที่ใช้ในโฟโตเมตริก ฟลักซ์การแผ่รังสีหมายถึงจำนวนพลังงานทั้งหมดที่แผ่ออกมาจากแหล่งกำเนิดต่อวินาทีและแสดงด้วยตัวอักษร ‘R’

ฟลักซ์ส่องสว่างหมายถึงจำนวนพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากแหล่งต่อวินาทีและแสดงด้วยสัญลักษณ์φ ความเข้มของการส่องสว่างถูกกำหนดให้เป็นปริมาตรรวมของฟลักซ์ส่องสว่างหารด้วย4Π ประสิทธิภาพการส่องสว่างถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของฟลักซ์ส่องสว่างต่อฟลักซ์การแผ่รังสีและแสดงด้วยสัญลักษณ์ ‘η’ ความเข้มถูกกำหนดเป็นอัตราส่วนของฟลักซ์ส่องสว่างต่อหน่วยพื้นที่และแสดงด้วยตัวอักษร ‘I’ (I = Δφ / ΔA) ความสว่าง (E) คือแสงที่ตกลงบนพื้นผิวโลก

โฟโตมิเตอร์และสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

โฟโตมิเตอร์เป็นการทดลองที่ตั้งขึ้นเพื่อเปรียบเทียบความสว่างของแหล่งสัญญาณทั้งสองบนหน้าจอ ลองพิจารณาตัวอย่างที่เป็นจริงเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับโฟโตมิเตอร์

ความสว่างของสองแหล่งบนหน้าจอ

ในรูปมีม้านั่งแบบออปติคัลซึ่งแหล่งจ่ายไฟ A และ B สองแหล่งวางอยู่ที่สองด้านของหน้าจอ 'S' และบอร์ดสองแผ่นวางอยู่ที่ปลายทั้งสองด้านของหน้าจอ ที่ไซด์บอร์ดด้านซ้ายมีการตัดแบบวงกลมและไซด์บอร์ดด้านขวามีการตัดรูปวงแหวน เมื่อเปิดแหล่งที่มา 'A' จะได้เส้นทางวงกลมบนหน้าจอเนื่องจากแสงที่ผ่านการตัดวงกลม ในทำนองเดียวกันเมื่อเปิดแหล่งที่มา 'B' คุณจะเห็นแสงผ่านบริเวณวงแหวนและได้รับวงแหวนปะบนหน้าจอ

เมื่อทั้งสองแหล่งเปิดคุณจะเห็นทั้งสองแพตช์สว่างพร้อมกันและคุณจะเห็นความสว่างที่แตกต่างกันของสองแพตช์ เมื่อแหล่งสัญญาณ 'A' เข้ามาใกล้หน้าจอมากขึ้นคุณจะเห็นว่าแถบวงกลมสว่างขึ้นหรือคุณจะเห็นว่าความสว่างของแหล่งที่มา 'A' บนหน้าจอเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกันเมื่อแหล่งสัญญาณ 'B' เข้ามาใกล้หน้าจอมากขึ้นคุณจะเห็นว่าความสว่างของรูปทรงวงแหวนจะมากขึ้นเนื่องจากระยะทางน้อยลง

ตอนนี้แหล่งที่มาได้รับการปรับเปลี่ยนในลักษณะที่ไม่มีความแตกต่างระหว่างสองแหล่งนี้ ความสว่างบนหน้าจอเนื่องจากแหล่งที่มาทั้งสองเหมือนกันหรือเท่ากัน เมื่อการส่องสว่างเนื่องจากแหล่งที่มาบนหน้าจอเท่ากันเราสามารถใช้

ล₁/ r₁^สอง= ล_สอง/ r_สอง^สอง

ที่ไหน L₁และ L_สองคือความเข้มของการส่องสว่างของสองแหล่งและ r₁^สอง& r_สอง^สองคือการแยกแหล่งที่มาจากหน้าจอ สมการข้างต้นเรียกว่าหลักการของโฟโตเมทรี

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วย 7 บริเวณ ได้แก่ สเปกตรัมที่มองเห็นได้สเปกตรัมอินฟราเรดคลื่นวิทยุไมโครเวฟสเปกตรัมอัลตราไวโอเลตรังสีเอกซ์และรังสีแกมมา คลื่นวิทยุมีความยาวที่สุด ความยาวคลื่น และความถี่ต่ำสุดเมื่อคลื่นวิทยุเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวาความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นความถี่เพิ่มขึ้นและพลังงานจะลดลง คลื่นวิทยุไมโครเวฟและคลื่นอินฟราเรดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานต่ำ รังสีอัลตราไวโอเลตรังสีเอกซ์และรังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูง สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าแสดงไว้ด้านล่าง

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับโฟโตเมตรี

โฟโตเมตรีจะพิจารณาเฉพาะส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมตั้งแต่ประมาณ 380 ถึง 780 นาโนเมตร ในดาราศาสตร์เชิงสังเกตโฟโตเมตรีเป็นพื้นฐานและเป็นเทคนิคที่สำคัญ

เครื่องวัดลำแสงเดี่ยว

โฟโตมิเตอร์แบบลำแสงเดี่ยวเป็นไปตาม 'LAMBERT LAW' เพื่อกำหนดความเข้มข้นของตัวอย่างที่ไม่รู้จัก การดูดกลืนแสงโดยตัวอย่างอ้างอิงและตัวอย่างที่ไม่รู้จักถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ค่าของสิ่งที่ไม่รู้จัก การสร้างเครื่องมือโฟโตมิเตอร์แบบลำแสงเดียวแสดงไว้ในรูปด้านล่าง

เครื่องวัดแสงแบบลำแสงเดี่ยว

ส่วนประกอบพื้นฐานของโฟโตมิเตอร์แบบลำแสงเดียวคือแหล่งกำเนิดแสงและการดูดซับหรือสัญญาณรบกวน กรอง . เรียกว่าโฟโตมิเตอร์เนื่องจากอุปกรณ์ที่ใช้ในการแยกความยาวคลื่นในรูปคือฟิลเตอร์มีการใช้คูเวตเป็นตัวยึดตัวอย่างและโฟโตเซลล์หรือเซลล์โฟโตโวลเทอิกทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับ แหล่งกำเนิดแสงที่ใช้โดยทั่วไปคือหลอดฮาโลเจนทังสเตน เมื่อทังสเตนที่มีลักษณะคล้ายไส้หลอดได้รับความร้อนมันจะเริ่มเปล่งการแผ่รังสีในบริเวณที่มองเห็นได้และการแผ่รังสีเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับเครื่องมือ

วงจรควบคุมความเข้มใช้เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าให้กับหลอดไส้หลอดทังสเตนโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าหลอดไฟสามารถเปลี่ยนความเข้มได้ ควรรักษาความเข้มให้คงที่ตลอดระยะเวลาของการทดลอง ฟิลเตอร์สามารถเป็นตัวกรองการดูดซับขั้นพื้นฐานตัวกรองนี้จะดูดซับแสงของความยาวคลื่นหนึ่งและอนุญาตให้เฉพาะความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้นที่จะผ่านได้ แสงที่อนุญาตให้ผ่านได้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสีของวัสดุเช่นสีแดงจะทำให้การแผ่รังสีในพื้นที่สีแดงผ่านไปเป็นต้น

ความสามารถในการเลือกของฟิลเตอร์เหล่านี้ต่ำมากและการปล่อยของฟิลเตอร์ที่มีอยู่นั้นไม่ได้มีสีเดียว ตัวกรองอื่น ๆ ที่ใช้คือตัวกรองสัญญาณรบกวนและเครื่องตรวจจับที่สามารถใช้ในโฟโตมิเตอร์แบบลำแสงเดียวอาจเป็นเซลล์โฟโตโวลเทอิก เครื่องตรวจจับให้การอ่านค่าความเข้มของแสง กฎกำลังสองผกผันและกฎโคไซน์เป็นกฎสองประเภทที่ใช้ในการสร้างการวัดโฟโตเมตริก

การทำงานของ Single Beam Photometer

แสงจากแหล่งกำเนิดตกลงบนสารละลายที่วางไว้ในคูเวตต์ ที่นี่มีการสังเกตแสงส่วนหนึ่งและส่วนที่เหลือของแสงจะถูกส่งผ่านไป แสงที่ส่งไปตกอยู่บนเครื่องตรวจจับซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าตามสัดส่วนกับความเข้มของแสง กระแสไฟโฟโตนี้เข้าสู่กัลวาโนมิเตอร์ที่แสดงการอ่านค่า

เครื่องมือนี้ทำงานตามขั้นตอนต่อไปนี้

• ในขั้นต้นเครื่องตรวจจับจะมืดลงและมีการปรับกัลวาโนมิเตอร์โดยอัตโนมัติเป็นศูนย์
• ตอนนี้โซลูชันอ้างอิงที่เก็บไว้ในที่เก็บตัวอย่าง
• แสงจะถูกส่งผ่านจากสารละลาย
• ความเข้มของแหล่งกำเนิดแสงจะถูกปรับโดยใช้วงจรควบคุมความเข้มเพื่อให้กัลวาโนมิเตอร์แสดงการส่งผ่าน 100%
• เมื่อการสอบเทียบเสร็จสิ้นการอ่านค่าสำหรับตัวอย่างมาตรฐาน (Q_s) และตัวอย่างที่ไม่รู้จัก (Q_ถึง) ถูกนำมา ความเข้มข้นของตัวอย่างที่ไม่รู้จักสามารถพบได้โดยใช้สูตรด้านล่าง

ถาม_ถึง= Q_s*ผม_ถาม/ผม_ส

ที่ถาม_ถึงคือความเข้มข้นของตัวอย่างที่ไม่รู้จัก Q_sคือความเข้มข้นของตัวอย่างอ้างอิง I_ถามคือการอ่านที่ไม่รู้จักและฉัน_สเป็นการอ่านอ้างอิง

เครื่องมือวัดแสงเปลวไฟ

เครื่องมือวัดแสงพื้นฐานของเปลวไฟแสดงอยู่ด้านล่าง

เครื่องมือวัดแสงเปลวไฟ

ในรูปเตาจะสร้างอะตอมที่มีความตื่นเต้นและสารละลายตัวอย่างจะแพร่กระจายไปยังเชื้อเพลิงและการรวมกันของสารออกซิแดนท์ จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงและสารออกซิแดนท์ในการผลิตเปลวไฟเพื่อให้ตัวอย่างแปลงอะตอมเป็นกลางและตื่นเต้นด้วยพลังงานความร้อน อุณหภูมิของเปลวไฟควรคงที่และเหมาะอย่างยิ่ง ถ้าอุณหภูมิสูงองค์ประกอบในตัวอย่างจะแปลงเป็นไอออนแทนที่จะเป็นอะตอมที่เป็นกลาง ถ้าอุณหภูมิต่ำเกินไปอะตอมอาจไม่เข้าสู่สภาวะตื่นเต้นดังนั้นจึงใช้เชื้อเพลิงและสารออกซิแดนท์ร่วมกัน

จำเป็นต้องใช้สีเดียวในการแยกแสงในความยาวคลื่นเฉพาะจากแสงที่เหลืออยู่ของเปลวไฟ เครื่องตรวจจับโฟโตเมตริกของเปลวไฟมีลักษณะคล้ายกับเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์เพื่ออ่านการบันทึกจากเครื่องตรวจจับเครื่องบันทึกด้วยคอมพิวเตอร์ ข้อเสียเปรียบหลักของโฟโตเมติกเปลวไฟคือความแม่นยำต่ำความแม่นยำต่ำเนื่องจากอุณหภูมิสูงการรบกวนของไอออนิกจึงมีมากขึ้น

ความแตกต่างระหว่าง Colorimetry และ Photometry

ความแตกต่างระหว่าง colorimetry และ photometry แสดงไว้ในตารางด้านล่าง

ปริมาณโฟโตเมตริก

ปริมาณโฟโตเมตริกแสดงในตารางด้านล่าง

ผลิตภัณฑ์โฟโตมิเตอร์

ผลิตภัณฑ์โฟโตมิเตอร์บางส่วนแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง

การใช้งาน

การประยุกต์ใช้โฟโตมิเตอร์คือ

• เคมีภัณฑ์
• ดิน
• การเกษตร
• เภสัชกรรม
• แก้วและเซรามิก
• วัสดุปลูก
• น้ำ
• ห้องปฏิบัติการจุลชีววิทยา
• ห้องปฏิบัติการทางชีวภาพ

คำถามที่พบบ่อย

1). การทดสอบโฟโตเมตริกคืออะไร?

จำเป็นต้องใช้การทดสอบโฟโตเมตริกเพื่อวัดความเข้มและการกระจายของแสง

2). ปริมาณโฟโตเมตริกคืออะไร?

ฟลักซ์การแผ่รังสีฟลักซ์การส่องสว่างความเข้มและประสิทธิภาพการส่องสว่างและความส่องสว่างเป็นปริมาณโฟโตเมตริก

3). การวิเคราะห์โฟโตเมตริกคืออะไร?

การวิเคราะห์โฟโตเมตริกรวมถึงการวัดสเปกตรัมในบริเวณที่มองเห็นอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด

4). ความแตกต่างระหว่างโฟโตเมตรีและสเปกโตรโฟโตเมตรีคืออะไร?

สเปกโตรมิเตอร์ใช้เพื่อวัดความเข้มข้นของสารละลายในขณะที่โฟโตเมตรีจะวัดความเข้มของแสง

5). ช่วงโฟโตเมตริกคืออะไร?

ช่วงโฟโตเมตริกเป็นหนึ่งในข้อมูลจำเพาะในเครื่องมือโฟโตมิเตอร์ใน V-730 UV-Visible Spectrophotometers ช่วงโฟโตเมตริก (โดยประมาณ) คือ -4 ~ 4 Abs

ในบทความนี้ไฟล์ ภาพรวมของ Photometry , ปริมาณโฟโตเมตริก, เครื่องมือวัดแสงเปลวไฟ, โฟโตมิเตอร์แบบลำแสงเดี่ยว, สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าและการใช้งาน นี่คือคำถามสำหรับคุณสเปกโทรโฟโตเมตรีคืออะไร?