Đo quang là gì: Đại lượng trắc quang & Ứng dụng của nó

Phép đo quang được phát minh bởi Dmitry Lachinov và các thuật ngữ được sử dụng trong phép đo quang là thông lượng bức xạ, quang thông, cường độ và hiệu suất phát sáng và độ rọi. Thông tin quan trọng nhất mà chúng ta nhận được về thiên thể là lượng năng lượng, được gọi là thông lượng. Dưới hình thức bức xạ điện từ , khoa học về thông lượng chính từ các thiên thể được gọi là trắc quang. Đây là một cách hiệu quả để thực hiện phép đo độ sáng của ánh sáng từ các vật thể thiên văn và do đó nó đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định đặc tính của một mục tiêu vật lý thiên văn. Giải thích ngắn gọn về phép đo quang được thảo luận dưới đây.

Photometry là gì?

Định nghĩa: Phép đo quang được sử dụng để đo lượng ánh sáng, và nó là một nhánh của quang học, trong đó chúng ta thảo luận về cường độ do một nguồn phát ra. Phép đo quang vi phân và phép đo quang tuyệt đối là hai loại phép đo quang. Thông lượng bức xạ, quang thông, cường độ và hiệu suất phát sáng, và độ rọi là những thuật ngữ được sử dụng trong trắc quang. Thông lượng bức xạ được định nghĩa là tổng số năng lượng mà một nguồn bức xạ trong một giây và nó được biểu thị bằng chữ ‘R’.

Quang thông được định nghĩa là tổng số năng lượng được phát ra bởi một nguồn trong một giây và nó được biểu thị bằng ký hiệu φ. Cường độ sáng được định nghĩa là tổng khối lượng quang thông chia cho 4Π. Hiệu suất phát sáng được định nghĩa là tỷ số giữa quang thông và thông lượng bức xạ và nó được biểu thị bằng ký hiệu ‘η’. Cường độ được định nghĩa là tỷ lệ giữa quang thông trên một đơn vị diện tích và nó được ký hiệu bằng chữ ‘I’ (I = Δφ / ΔA). Độ rọi (E) là ánh sáng chiếu xuống bề mặt trái đất.

Quang kế và quang phổ điện từ

Quang kế là một thí nghiệm được thiết lập để so sánh độ rọi của hai nguồn trên màn hình. Hãy xem xét một ví dụ thực tế để hiểu quang kế.

Độ sáng của hai nguồn trên màn hình

Trong hình bên, có một băng ghế quang học, trong đó đặt hai nguồn A và B vào hai cạnh của màn hình chữ ‘S’ và hai tấm bảng được đặt ở hai đầu màn. Trên bìa bên trái có một hình tròn được cắt và bìa bên phải có một hình cắt hình nhẫn. Khi bật nguồn ‘A’, trên màn hình thu được một đường tròn do ánh sáng truyền qua vết cắt hình tròn. Tương tự, khi nguồn ‘B’ được bật, bạn có thể thấy ánh sáng đi qua vùng hình khuyên và hình vòng tròn thu được trên màn hình.

Khi cả hai nguồn được bật, bạn có thể thấy cả hai bản vá được chiếu sáng đồng thời và bạn có thể thấy độ sáng khác nhau của hai bản vá. Khi nguồn ‘A’ được đưa đến gần màn hình hơn thì bạn sẽ thấy miếng dán hình tròn trở nên sáng hơn hoặc bạn có thể thấy độ rọi của nguồn ‘A’ trên màn hình tăng lên. Tương tự như vậy khi một nguồn ‘B’ được đưa đến gần màn hình hơn thì bạn sẽ thấy rằng độ rọi của miếng dán hình vòng trở nên nhiều hơn vì khoảng cách nhỏ hơn.

Bây giờ các nguồn được điều chỉnh theo cách sao cho không có sự khác biệt giữa hai nguồn này. Độ rọi trên màn do hai nguồn là như nhau hoặc bằng nhau. Khi độ chiếu sáng của các nguồn trên màn hình bằng nhau, chúng ta có thể sử dụng

L₁/ r₁^hai= L_hai/ r_hai^hai

Nơi L₁và tôi_hailà cường độ chiếu sáng của hai nguồn và r₁^hai& r_hai^hailà sự tách biệt của các nguồn khỏi màn hình. Phương trình trên được gọi là nguyên lý của phép đo quang.

Quang phổ điện từ bao gồm bảy vùng chúng là quang phổ nhìn thấy được, quang phổ hồng ngoại, sóng vô tuyến, vi sóng, quang phổ tử ngoại, tia X và tia gamma. Sóng vô tuyến có sóng dài nhất bước sóng và tần số thấp nhất khi sóng vô tuyến chuyển động từ trái sang phải, bước sóng tăng, tần số tăng và năng lượng sẽ giảm. Sóng vô tuyến, sóng vi ba và sóng hồng ngoại là những sóng điện từ năng lượng thấp. Tia tử ngoại, tia X và tia gamma là những sóng điện từ năng lượng cao. Quang phổ điện từ được hiển thị dưới đây.

Quang phổ điện từ cho phép đo quang

Phép đo quang chỉ được xem xét với phần quang phổ nhìn thấy được, từ khoảng 380 đến 780 nanomet. Trong thiên văn học quan sát, phép đo quang là cơ bản và nó là một kỹ thuật quan trọng.

Máy đo quang đơn chùm

Máy quang kế chùm đơn tuân theo “ĐỊNH LUẬT LAMBERT” để xác định nồng độ của các mẫu chưa biết. Sự hấp thụ ánh sáng của mẫu đối chứng và mẫu chưa biết được sử dụng để thu được giá trị chưa biết. Cấu tạo của thiết bị quang kế chùm đơn được thể hiện trong hình dưới đây.

Dụng cụ quang kế chùm tia đơn

Các thành phần cơ bản của quang kế chùm tia đơn là nguồn sáng và sự hấp thụ hoặc giao thoa bộ lọc . Nó được gọi là quang kế vì thiết bị được sử dụng để cô lập các bước sóng trong hình là bộ lọc, một cuvet được sử dụng như một giá đỡ mẫu và một tế bào quang điện hoặc tế bào quang điện hoạt động như một máy dò. Nguồn sáng thường được sử dụng là đèn halogen vonfram. Khi vonfram giống như dây tóc bị đốt nóng, nó bắt đầu phát ra các bức xạ trong vùng khả kiến ​​và những bức xạ này hoạt động như một nguồn sáng cho thiết bị.

Một mạch điều khiển cường độ được sử dụng để thay đổi điện áp cung cấp cho bóng đèn dây tóc vonfram, bằng cách thay đổi hiệu điện thế, đèn có thể thay đổi cường độ. Cường độ nên được giữ không đổi trong suốt thời gian thí nghiệm. Bộ lọc có thể là một bộ lọc hấp thụ cơ bản, bộ lọc này hấp thụ ánh sáng có bước sóng nhất định và chỉ cho phép một bước sóng cụ thể đi qua nó. Ánh sáng được phép đi qua chủ yếu phụ thuộc vào màu vật liệu, ví dụ, màu đỏ sẽ cho phép các bức xạ trong vùng màu đỏ đi qua, v.v.

Độ chọn lọc của các bộ lọc này rất thấp và sự phát xạ hiện có của các bộ lọc này không có tính đơn sắc cao. Bộ lọc khác được sử dụng là bộ lọc giao thoa và các bộ phát hiện có thể được sử dụng trong phép đo quang chùm đơn có thể là tế bào quang điện. Các máy dò cho phép đọc cường độ ánh sáng. Định luật nghịch đảo bình phương và định luật côsin là hai loại định luật được sử dụng để tạo ra các phép đo quang học.

Hoạt động của quang kế chùm tia đơn

Ánh sáng từ nguồn chiếu vào dung dịch đặt trong cuvet. Tại đây một phần ánh sáng được quan sát và phần ánh sáng còn lại được truyền qua. Ánh sáng truyền qua rơi vào các máy dò tạo ra dòng quang tỷ lệ với cường độ ánh sáng. Dòng quang điện này đi vào điện kế, nơi các số đọc được hiển thị.

Thiết bị được vận hành theo các bước sau

• Ban đầu, máy phát hiện bị tối và điện kế được điều chỉnh cơ học về không
• Bây giờ một giải pháp tham chiếu được giữ trong ngăn chứa mẫu
• Ánh sáng truyền từ dung dịch
• Cường độ của nguồn sáng được điều chỉnh bằng cách sử dụng mạch điều khiển cường độ, sao cho điện kế hiển thị 100% truyền
• Sau khi hiệu chuẩn xong, các số đọc của mẫu chuẩn (Q_S) và mẫu không xác định (Q_đến) được thực hiện. Nồng độ của một mẫu chưa biết được tìm ra bằng công thức dưới đây.

Q_đến= Q_S*TÔI_Q/TÔI_S

Đâu Q_đếnlà nồng độ của mẫu chưa biết, Q_Slà nồng độ của mẫu chuẩn, I_Qlà bài đọc chưa biết và tôi_Slà bài đọc tham khảo.

Thiết bị đo quang ngọn lửa

Thiết bị đo quang ngọn lửa cơ bản được hiển thị bên dưới.

Thiết bị đo quang ngọn lửa

Trong hình, đầu đốt tạo ra các nguyên tử bị kích thích và dung dịch mẫu được lan truyền sang hỗn hợp nhiên liệu và chất oxy hóa. Nhiên liệu và chất oxy hóa được yêu cầu để tạo ra ngọn lửa, sao cho mẫu chuyển đổi các nguyên tử trung hòa và bị kích thích bởi năng lượng nhiệt. Nhiệt độ của ngọn lửa phải ổn định và cũng là lý tưởng. Nếu nhiệt độ cao, các nguyên tố trong mẫu chuyển đổi thành ion thay vì nguyên tử trung tính. Nếu nhiệt độ quá thấp thì các nguyên tử có thể không chuyển sang trạng thái kích thích, do đó, sự kết hợp giữa nhiên liệu và chất oxy hóa được sử dụng.

Đơn sắc là cần thiết để cô lập ánh sáng có bước sóng cụ thể khỏi ánh sáng còn lại của ngọn lửa. Đầu báo trắc quang ngọn lửa tương tự như của máy quang phổ, để đọc bản ghi từ các máy phát hiện máy tính được sử dụng. Nhược điểm chính của phép đo quang ngọn lửa là độ chính xác thấp, độ chính xác thấp và do nhiệt độ cao, nhiễu ion nhiều hơn.

Sự khác biệt giữa phép đo màu và phép đo quang

Sự khác biệt giữa phép đo màu và phép đo quang được thể hiện trong bảng dưới đây

Đại lượng trắc quang

Các đại lượng trắc quang được thể hiện trong bảng dưới đây

Sản phẩm máy đo quang

Một số sản phẩm máy đo quang được trình bày trong bảng dưới đây

Các ứng dụng

Các ứng dụng của trắc quang là

• Hóa chất
• Đất
• Nông nghiệp
• Dược phẩm
• Thủy tinh và Gốm sứ
• Nguyên liệu thực vật
• Nước
• Phòng thí nghiệm vi sinh
• Phòng thí nghiệm sinh học

Câu hỏi thường gặp

1). Kiểm tra trắc quang là gì?

Thử nghiệm trắc quang là bắt buộc để đo cường độ và sự phân bố ánh sáng.

2). Các đại lượng trắc quang là gì?

Thông lượng bức xạ, quang thông, cường độ sáng & hiệu suất và độ rọi là các đại lượng đo quang.

3). Phân tích trắc quang là gì?

Phân tích trắc quang bao gồm đo quang phổ ở các vùng khả kiến, tử ngoại và hồng ngoại

4). Sự khác biệt giữa phép đo quang và phép đo quang phổ là gì?

Máy quang phổ được sử dụng để đo nồng độ của dung dịch trong khi phép đo quang đo cường độ ánh sáng.

5). Phạm vi trắc quang là gì?

Phạm vi đo quang là một trong những thông số kỹ thuật của dụng cụ quang kế, trong Máy quang phổ nhìn thấy tia UV V-730, phạm vi đo quang (xấp xỉ) là -4 ~ 4 Abs.

Trong bài viết này, tổng quan về trắc quang , các đại lượng trắc quang, thiết bị đo quang ngọn lửa, quang kế chùm tia đơn, quang phổ điện từ và các ứng dụng được thảo luận. Đây là một câu hỏi dành cho bạn phép đo quang phổ là gì?