Fotometri
Med fotometri eller fotometri ( gammelgresk φῶς Phos , tysk 'lys' og μετρεῖν metreín , tysk , mål ' ) er målemetode i bølgelengdeområdet for det synlige lyset til et fotometer som er angitt.
Delområder
Fotometri var opprinnelig en gren av fysikk eller kjemi , astronomi og fotografering , men er nå en vanlig ingeniørvitenskap . Den utvikles kontinuerlig videre , for eksempel innen solceller eller i produksjon av skjermer for industriell måleteknologi for kvalitetssikring og kvalitetskontroll. Det er en standard metode i utviklingen av optiske teknologier som laserteknologi , så vel som relatert kolorimetri .
I tillegg brukes fotometri også i (bio) kjemisk og medisinsk analyse . Det tillater kvalitativ og kvantitativ bevis samt spore dynamikken i kjemiske prosesser av strålingsabsorberende kjemiske forbindelser.
En måling av absorbansen over forskjellige bølgelengder kalles spektroskopi , f.eks. B. UV / VIS spektroskopi eller infrarød spektroskopi . En registrert måling ved forskjellige bølgelengder kalles et spektrum . Med ufiltrert bestrålt lys kan UV- fluorescens i en prøve føre til målefeil i det synlige området av strålingen, og derfor kan et filter , prisme eller diffraksjonsgitter brukes til å begrense bølgelengdeområdene til det bestrålte lyset. Det er også viktig å kjenne materialets strålingsfunksjoner og spektrale avhengighet. Av denne grunn utføres også spektralmålinger. Generaliseringen av fotometri til hele det elektromagnetiske spekteret (radio til gammastråling ) kalles radiometri .
Overføringsmålinger
Absorpsjonen og fargen på en væske eller et gjennomsiktig fast stoff avhenger av materialets sammensetning og konsentrasjonen. Med fotometri bestemmes konsentrasjonene av fargede løsninger ved hjelp av synlig lys. Målingen utføres i et spesielt prøvefartøy, den såkalte kyvetten .
Hvis løsningen av et absorberende stoff bestråles med lys, avhenger intensiteten som går gjennom (en detektor som fungerer så lineært som mulig) av stoffets generelt bølgelengdeavhengige absorpsjonsegenskaper, konsentrasjonen og lengden på lyset vei i løsningen. Denne loven er beskrevet av Lambert-Beer-loven . For å anvende denne loven er intensitetssignalet jeg målte i et smalt bølgelengdeområde for forskjellige kjente og ukjente konsentrasjoner, plottet logaritmisk mot konsentrasjonen c . Det opprettes en rett linje hvorfra de ukjente konsentrasjonene kan leses.
Et fotometer gjør denne interpolasjonen aritmetisk: Intensitetene er delt av skjæringspunktet I ( c = 0) (→ transmittans) og logaritmisert (→ utryddelse ). Absorbansen er proporsjonal med konsentrasjonen.
Hvis flere absorberende arter er til stede i løsningen, velges et bølgelengdeområde som absorberes av arten som skal bestemmes, men ikke av andre bestanddeler. Noen stoffer som viser lite eller ingen absorpsjon kan omdannes til godt absorberende stoffer ved kjemiske midler. For eksempel kan formaldoksim brukes til fotometrisk å bestemme konsentrasjonen av mange metallioner. Lys med valgt bølgelengde genereres med filtre, monokromatorer eller lasere .
Refleksjonsmålinger
Fotometriske undersøkelser gjelder primært fargeevaluering av overflater for kvalitetssikring av farging. Kalibrerte fotosensorer brukes som måler ved flere bølgelengder ved hjelp av filtre .
Fra den mulig bølgelengdeavhengige diffuse refleksjonen kan det også trekkes konklusjoner om overflatestrukturen (f.eks. DRIFTS ).
Evaluering av lyskilder
Den fotometriske vurderingen av lyskilder utføres ved bruk av fotometriske parametere som lysstyrke , lysstrøm , lysstyrke og lysstyrke . Følsomheten til det menneskelige øye blir tatt i betraktning ved hjelp av lysfølsomhetskurver . De V-lambda-kurver for photopic og scotopic syn kan brukes til å beregne de fotometriske enheter fra radiometriske enheter. I forhold til lysintensiteten som den grunnleggende enheten for fotometri, gir dens definisjon ingen referanse til den spektrale lysfølsomhetsfunksjonen.
Egenskaper som fargegjengivelsesindeks , fargetemperatur og lysfarge brukes også til fotometrisk evaluering av lyskilder. I tillegg er strålingsegenskaper og effektiviteten til armaturer , lyskilder og lysdioder en nyttig vurderingsparameter.
astronomi
I astronomi er det andre fotometriske systemer som ikke er basert på følsomhetskurven i øyet, men på de fysiske egenskapene til stjernespektrene .
- Bredbånds fotometri
- måler styrken til strålingen over et bredt spekter av bølgelengder . De vanligste metodene måles gjennom tre eller fire filtre (UBV: Ultrafiolett, Blå, Visuell eller uvby: ultrafiolett, fiolett, blå, gul) og bruker dette til å bestemme parametrene til en stjerne ( spektral type ). De størrelsesforskjellene for de enkelte filter målingene blir referert til som farger, UB eller BV, som ofte er plottet som en farge-lysstyrke diagram (se også fargeindeksen ).
- I smalbånds fotometri
- bare områder av individuelle spektrallinjer måles for å bestemme styrkene deres uten å registrere et spektrum , noe som ville være langt mer komplekst. Dette fungerer imidlertid bare med sterke absorpsjonslinjer og linjeemisjonsspektre uten en (sterk) kontinuerlig komponent, slik som spektrene til planetariske tåker .
Av historiske grunner bruker astronomi styrke som en enhet .
Historisk
The Visual fotometri er forløperen til dagens fotometri.
litteratur
- Lange, Zdeněk: Fotometrisk analyse . 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: Lysmåling - Del 1: Fotometriske metoder . Beuth Verlag, Berlin 1999.
- Michael K. Shepard: Introduksjon til planetarisk fotometri. Cambridge University Press, Cambridge 2017, ISBN 978-1-107-13174-3 .