Лекция № 6. «Фотометрия»

1. Фотометрия

Фотометрия – раздел прикладной физики, занимающийся измерениями света. С точки зрения фотометрии, свет – это излучение, способное вызывать ощущение яркости при воздействии на человеческий глаз. Такое ощущение вызывает излучение с длинами волн от -0,38 до -0,78 мкм, причем самым ярким представляется излучение с длиной волны ок. 0,555 мкм (желто-зеленого цвета). Поскольку чувствительность глаза к разным длинам волн у людей неодинакова, в фотометрии принят ряд условностей. В 1931 Международная комиссия по освещению (МКО) ввела понятие «стандартного наблюдателя» как некоего среднего для людей с нормальным восприятием. Этот эталон МКО - не что иное, как таблица значений относительной световой эффективности излучения с длинами коли в диапазоне от 0.380 до 0,780 мкм через каждые 0.001 мкм. На рис. 1 представлен график, построенный поданным этой таблицы, причем на нем указаны интервалы длин волн, соответствующие цветам солнечного спектра. Яркость, измеренная в соответствии с эталоном МКО, называется фотометрической яркостью или просто яркостью.

Рисунок № 2. Относительная световая эффективность.

2. Фотометрические величины.

Поток световой энергии измеряется в люменах.

Основные виды фотометрических измерений:

1) сравнение силы света источников;

2) измерение полного потока от источника света;

3) измерение освещенности в заданной плоскости;

4) измерение яркости в заданном направлении;

5) измерение доли света, пропускаемой частично прозрачными объектами;

6) измерение доли света, отражаемой объектами.

3. Общие методы фотометрии.

Существуют два общих метода фотометрии:

1) визуальная фотометрия, в которой при выравнивании механическими или оптическими средствами яркости двух полей сравнения используется способность человеческого глаза ощущать различия в яркости;

2) физическая фотометрия, в которой для сравнения двух источников света используются различные приемники света иного рода – вакуумные фотоэлементы, полупроводниковые фотодиоды и т.д.

4. Спектрофотометр.

Спектрофотометр (от спектр и фотометр)– спектральный прибор, который осуществляет фотометрирование – сравнение измеряемого потока с эталонным (референтным) для непрерывного или дискретного ряда длин волн излучения. Спектрофотометр обеспечивает отсчёт или автоматическую регистрацию результатов сравнения в соответствующей двумерной шкале: абсцисса – длина волны, ордината – результат фотометрирования на этой длине волны.

Спектрофотометр также называют аналитические приборы, которые не измеряют спектров, а определяют концентрации элементов в пробе по линиям абсорбции (или эмиссии) атомов пламени (атомно-абсорбционные или пламенные спектрофотометры)или определяют концентрации компонент в смесях веществ по характеристическим полосам поглощения (например, двуволновые инфракрасные спектрофотометрыили спектрофотометры - анализаторы).

5. Пламенная фотометрия.

Пламенная фотометрия – оптический метод количественного элементного анализа по атомным спектрам испускания. Применяется для определения щелочных, щёлочноземельных и некоторых других элементов по атомным спектрам или молекулярным полосам. Для получения спектров анализируемое вещество переводят в атомный пар в пламени. Источником возбуждения служит пламя водорода, ацетилена, светильного газа. Метод обладает высокой чувствительностью, быстротой, точностью, позволяет определять элементы в солях, смесях, растворах, минералах, биологических объектах.

Термическая пламенная фотометрия - разновидность атомного эмиссионного спектрального анализа. В этом методе анализируемый раствор в виде аэрозоля вводят в пламя горючей смеси воздуха или N2O с углеводородами (пропаном, бутаном, ацетиленом). При этом растворитель и соли определяемых металлов испаряются и диссоциируют на свободные атомы. Атомы металлов и образовавшиеся в ряде случаев молекулы их оксидов и гидроксидов возбуждаются и излучают световую энергию. Из всего спектра испускания выделяют характерную для определяемого элемента аналитическую линию (с помощью светофильтра или монохроматора) и фотоэлектрически измеряют ее интенсивность, которая служит мерой концентрации данного элемента.

6. Фотоколориметр.

Фотоколориметр – оптический прибор для измерения концентрации веществ в растворах.

Действие колориметра основано на свойстве окрашенных растворов поглощать, проходящий через них свет тем сильнее, чем выше в них концентрация с окрашивающего вещества. Все измерения с помощью колориметра производятся в монохроматическом свете того участка спектра, который наиболее сильно поглощается данным веществом в растворе (и слабо — другими компонентами раствора). Поэтому колориметры снабжаются набором светофильтров; применение различных светофильтров с узкими спектральными диапазонами пропускаемого света позволяет определять по отдельности концентрации разных компонентов одного и того же раствора.

7. Люксметр.

Люксметр – переносный прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров. Простейший люксметр состоит из селенового фотоэлемента, который преобразует световую энергию в энергию электрического тока, и измеряющего этот фототок стрелочного микроамперметра со шкалами, проградуированными в люксах.

Дата добавления: 2014-01-20