Apa itu Fotometri: Kuantitas Photometry & Aplikasinya
Fotometri ditemukan oleh Dmitry Lachinov dan istilah yang digunakan dalam fotometri adalah fluks bercahaya, fluks bercahaya, intensitas dan efisiensi bercahaya, dan iluminasi. Informasi terpenting yang kita terima tentang benda langit adalah besarnya energi, yang disebut fluks.
Dalam bentuk radiasi elektromagnetik, ilmu tentang fluks utama dari benda-benda langit disebut dengan fotometri. Ini adalah cara yang efisien untuk melakukan pengukuran kecerahan cahaya dari objek astronomi dan oleh karena itu memainkan peran kunci dalam karakterisasi target astrofisika. Penjelasan singkat tentang photometry dibahas di bawah ini.
Apa itu Fotometri?
Definisi: Fotometri digunakan untuk mengukur kuantitas cahaya, dan ini adalah cabang optik tempat kita membahas intensitas yang dipancarkan oleh suatu sumber. Fotometri diferensial dan fotometri absolut adalah dua jenis fotometri.
Fluks bercahaya, fluks bercahaya, intensitas dan efisiensi bercahaya, dan iluminasi adalah istilah yang digunakan dalam photometry. Fluks radiasi didefinisikan sebagai jumlah total energi yang diradiasikan oleh sumber per detik dan diwakili oleh huruf 'R'.
Fluks bercahaya didefinisikan sebagai jumlah total energi yang dipancarkan oleh suatu sumber per detik dan dilambangkan dengan simbol φ. Intensitas cahaya didefinisikan sebagai volume total fluks cahaya dibagi 4Π.
Efisiensi bercahaya didefinisikan sebagai rasio fluks bercahaya terhadap fluks bercahaya dan diwakili oleh simbol 'η'. Intensitas didefinisikan sebagai rasio fluks cahaya per satuan luas dan dilambangkan dengan huruf 'I' (I = Δφ/ΔA). Iluminansi (E) adalah cahaya yang jatuh di permukaan bumi.
Fotometer dan Spektrum Elektromagnetik
Fotometer adalah pengaturan percobaan yang digunakan untuk membandingkan penerangan dari dua sumber di layar. Mari pertimbangkan contoh realistis untuk memahami fotometer.
Pada gambar, ada bangku optik, di mana dua sumber A dan B ditempatkan di dua sisi layar 'S' dan dua papan ditempatkan di kedua ujung layar. Pada bufet kiri terdapat potongan melingkar dan bufet kanan terdapat potongan berbentuk cincin.
Ketika sumber 'A' dinyalakan, jalur melingkar diperoleh pada layar karena cahaya melewati potongan melingkar. Demikian pula, ketika sumber 'B' dihidupkan, Anda dapat melihat cahaya melewati daerah annular dan patch cincin diperoleh di layar.
Saat kedua sumber diaktifkan, Anda dapat melihat kedua patch menyala secara bersamaan dan Anda dapat melihat pencahayaan yang berbeda dari dua patch. Ketika sumber 'A' didekatkan ke layar maka Anda akan melihat bahwa bidang lingkaran menjadi lebih terang atau Anda dapat melihat bahwa penerangan sumber 'A' pada layar meningkat.
Demikian pula ketika sumber 'B' didekatkan ke layar maka Anda akan melihat bahwa iluminasi patch bentuk cincin menjadi lebih karena jarak yang lebih sedikit.
Sekarang sumber-sumber tersebut disesuaikan sedemikian rupa sehingga tidak ada perbedaan antara kedua sumber tersebut. Pencahayaan di layar karena kedua sumber tersebut sama atau sama. Saat penerangan karena sumber di layar menjadi sama, kita dapat menggunakan
L1/r12= L2/r22
Di mana L1 dan L2 adalah intensitas iluminasi dari dua sumber dan r12 & r22 adalah pemisahan sumber dari layar. Persamaan di atas disebut prinsip fotometri.
Spektrum elektromagnetik terdiri dari tujuh wilayah yaitu spektrum tampak, spektrum inframerah, gelombang radio, gelombang mikro, spektrum ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma.
Gelombang radio memiliki panjang gelombang terpanjang dan frekuensi terendah bila gelombang radio bergerak dari kiri ke kanan, panjang gelombang bertambah, frekuensi bertambah, dan energi akan berkurang.
Gelombang radio, gelombang mikro, dan gelombang inframerah adalah gelombang elektromagnetik berenergi rendah. Ultraviolet, sinar X dan sinar gamma adalah gelombang elektromagnetik berenergi tinggi. Spektrum elektromagnetik ditunjukkan di bawah ini.
Fotometri dianggap hanya dengan bagian spektrum yang terlihat, dari sekitar 380 hingga 780 nanometer. Dalam astronomi observasi, fotometri adalah fundamental dan merupakan teknik penting.
Fotometer Sinar Tunggal
Fotometer sinar tunggal atau Singel beam photometer mengikuti “HUKUM LAMBERT” untuk menentukan konsentrasi sampel yang tidak diketahui. Penyerapan cahaya oleh sampel referensi dan sampel yang tidak diketahui digunakan untuk mendapatkan nilai yang tidak diketahui. Konstruksi instrumen fotometer sinar tunggal ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Komponen dasar dari fotometer sinar tunggal adalah sumber cahaya dan penyerapan atau filter interferensi. Disebut fotometer karena alat yang digunakan untuk mengisolasi panjang gelombang pada suatu gambar adalah filter, kuvet digunakan sebagai pemegang sampel dan fotosel atau sel fotovoltaik bertindak sebagai detektor.
Sumber cahaya yang umumnya digunakan adalah lampu halogen tungsten. Ketika tungsten seperti filamen dipanaskan, ia mulai memancarkan radiasi di wilayah yang terlihat, dan radiasi ini bertindak sebagai sumber cahaya untuk instrumen.
Rangkaian pengatur intensitas digunakan untuk memvariasikan suplai tegangan ke lampu filamen tungsten, dengan memvariasikan tegangan maka lampu dapat merubah intensitas. Intensitas harus dijaga agar tetap konstan selama durasi percobaan.
Filter dapat menjadi filter absorpsi dasar, filter ini menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan hanya memungkinkan panjang gelombang tertentu untuk melewatinya. Cahaya yang dibiarkan lewat terutama bergantung pada warna material, misalnya merah akan memungkinkan radiasi di wilayah merah lewat dan seterusnya.
Selektivitas filter ini sangat rendah dan emisi filter yang ada tidak terlalu monokromatik. Filter lain yang digunakan adalah filter interferensi, dan detektor yang dapat digunakan dalam fotometri sinar tunggal dapat berupa sel fotovoltaik.
Detektor memberikan pembacaan intensitas cahaya. Hukum kuadrat terbalik dan hukum kosinus adalah dua jenis hukum yang digunakan untuk menghasilkan pengukuran fotometri.
Prinsip Kerja dari Fotometer Sinar Tunggal
Cahaya dari sumber jatuh pada larutan yang ditempatkan di kuvet. Di sini sebagian cahaya diamati dan sebagian cahaya lainnya ditransmisikan. Cahaya yang ditransmisikan jatuh pada detektor yang menghasilkan arus foto sebanding dengan intensitas cahaya. Arus foto ini memasuki galvanometer tempat pembacaan ditampilkan.
Instrumen dioperasikan dengan langkah-langkah berikut
- Awalnya, detektor digelapkan dan galvanometer disetel secara mekanis ke nol
- Sekarang solusi referensi disimpan di tempat sampel
- Cahaya ditransmisikan dari larutan
- Intensitas sumber cahaya diatur dengan menggunakan rangkaian pengatur intensitas, sehingga galvanometer menunjukkan transmisi 100%
- Setelah kalibrasi selesai, pembacaan untuk sampel standar (QS) dan sampel yang tidak diketahui (Qa) diambil. Konsentrasi sampel yang tidak diketahui ditentukan menggunakan rumus di bawah ini.
Qa = QS*IQ/IS
Dimana Qa adalah konsentrasi sampel yang tidak diketahui, QS adalah konsentrasi sampel referensi, IQ adalah pembacaan yang tidak diketahui dan IS adalah pembacaan referensi.
Instrumentasi Fotometri Flame
Instrumentasi fotometri flame dasar ditunjukkan di bawah ini.
Pada gambar, burner menghasilkan atom tereksitasi dan larutan sampel disebarkan ke kombinasi bahan bakar dan oksidan. Bahan bakar dan oksidan diperlukan untuk menghasilkan flame, sehingga sampel mengubah atom netral dan tereksitasi oleh energi panas.
Temperatur nyala flame harus stabil dan juga ideal. Jika suhu tinggi, unsur-unsur dalam sampel berubah menjadi ion, bukan atom netral. Jika suhu terlalu rendah maka atom tidak dapat tereksitasi, jadi kombinasi bahan bakar dan oksidan digunakan.
Monokromatik diperlukan untuk mengisolasi cahaya dalam panjang gelombang tertentu dari sisa cahaya nyala flame. Detektor fotometri nyala mirip dengan spektrofotometer, untuk membacakan rekaman dari detektor yang digunakan perekam komputerisasi. Kelemahan utama dari fotometri flame adalah presisi rendah, akurasi rendah & karena suhu tinggi, gangguan ionik lebih banyak.
Perbedaan Antara Kolorimetri dan Fotometri
Perbedaan antara colorimetry dan photometry ditunjukkan pada tabel di bawah ini
|
|
Kolorimetri |
Fotometri |
|
|
Ini adalah salah satu jenis instrumen yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya lampu |
Ini digunakan untuk mengukur kecerahan bintang, asteroid, dan benda langit lainnya |
|
|
Louis Jules Duboseq menemukan colorimeter ini pada tahun 1870 |
Dmitry Lachinov menemukan fotometri |
|
|
Kelemahan utama adalah di daerah UV & IR tidak berfungsi |
|
|
|
Kelebihan: Tidak mahal, mudah dibawa dan mudah dibawa |
Kuantitas Fotometri
Besaran fotometri ditunjukkan pada tabel di bawah ini
|
|
Kuantitas Fotometri |
||
|
|
Fluks bercahaya |
Simbol fluks bercahaya adalah Φ |
Lumen |
|
|
Intensitas cahaya |
||
|
|
Pencahayaan |
Luminance diwakili oleh L. |
Cd/m² |
|
|
Iluminansi dan pancaran cahaya |
||
|
|
Pencahayaan Bercahaya |
Eksposur cahaya diwakili oleh H |
|
|
|
Efisiensi Bercahaya |
Simbol efisiensi bercahaya isη |
|
|
|
Energi Cahaya |
Simbol energi bercahaya adalah Q |
Aplikasi
Kegunaan dari fotometri adalah
- Bahan kimia
- Tanah
- Pertanian
- Farmasi
- Kaca dan Keramik
- Bahan tanaman
- Air
- Laboratorium Mikrobiologi
- Laboratorium Biologi
Pertanyaan
1). Apa itu tes fotometri?
Uji fotometri diperlukan untuk mengukur intensitas dan distribusi cahaya.
2). Berapa besaran fotometrik?
Fluks pemancar, fluks bercahaya, intensitas & efisiensi bercahaya, dan iluminasi adalah besaran fotometrik.
3). Apa itu Analisis Fotometri?
Analisis fotometri meliputi pengukuran spektrum pada daerah tampak, ultraviolet dan inframerah
4). Apa perbedaan antara Fotometri dan Spektrofotometri?
Spektrometer digunakan untuk mengukur konsentrasi larutan sedangkan fotometri mengukur intensitas cahaya.
5). Berapa kisaran fotometriknya?
Rentang fotometrik adalah salah satu spesifikasi dalam instrumen fotometer, pada Spektrofotometer Tampak UV V-730, rentang fotometrik (kira-kira) adalah -4 ~ 4 Abs.
Pada artikel ini, tinjauan umum tentang Fotometri , besaran fotometri, instrumentasi fotometri nyala, fotometer berkas tunggal, spektrum elektromagnetik, dan aplikasi dibahas.