Fotometrie

De Fotometrie (zu ooltgreeksch φῶς ‚Licht‘ un μετρεῖν ‚meten‘) is en Meetverfohren, dat mit Hülp vun en Fotometer in’t Bülgenlängenrebeet vun’t ultravigelette un sichtbore Licht arbeiden deit.

Deelrebeden

De Fotometrie weer inst en Deelrebeet vun de Physik, de Chemie, de Astronomie un vun de Fotografie, gellt intwüschen aver as en reguläre Ingenieruswetenschop. Se warrt to’n Bispeel in de Fotovoltaik oder ok bi’t Herstellen vun Anzeigen för die industrielle Meettechnik to’n Sekern un Kontrolleren vun de Gööd jümmer wieterentwickelt. Bi’t Entwickeln vun optische Technologien as de Lasertechnik höört se jüst so to’t Handwarkstüüch as de Kolorimetrie.

Wieter warrt de Fotometrie sünners ok in de (bio)cheemschen un medizinischen Analytik insett. Mit de Fotometrie kann een qualitätive as ok quantitative Nawiesen maken, aver ok de Dynamik vun cheemsche Vörgäng vun cheemsche Verbinnen verfolgen, de Strahlen absorbeert.

En Meten vun de Extinkschoon över verschedene Bülgenlängen warrt as Spektroskopie betekent as to’n Bispeel de UV/VIS-Spektroskopie oder de Infrarootspektroskopie. En optekente Meten vun verschedene Bülgenlängden warrt as Spektrum betekent. en UV-Fluoreszenz in en Proov kann bi Licht, dat ahn Filtern instrahlt warrt, to Meetfehlers in’t sichtbore Rebeet vun de Strahlen föhren. Dorüm künnt Filter, Prisma oder Bööggidders to’n Ingrenzen vun de Bülgenlängen in’t Licht anwennt warrn. Wichtig is ok, de Strahlenfunkschonen un spektralen Afhangigkeiten vun de Materialen to kennen. Dorto warrt okspektrale Meten maakt. Wenn een de Fotometrie op dat hele elektromagneetsche Spektrum verallgemeenert (Radio- bit Gammastrahlen), snackt man vun Radiometrie.

Transmissionsmeten

Fotometrisch Meten vun en lila Partikel in en Lösung

Oolt Fotometer för den Bruuk in de Medizin

De Absorpschoon un Klöör vun en Fletigkeit oder en transparenten Fastkörper hangt dorvun af, woans de stoffliche Tosamensetten un de Kunzentratschoon is. Mit de Fotometrie künnt de Kunzentratschonen vun klöörte Lösungen mit Hülp vun’t sichtbore Licht bestimmt warrn.

Wenn man en Lösung mit en Stoff, de absorbeert, mit Licht bestrahlt, hangt de Intensität vun’t Licht, dat dörgeiht, vun de Kunzentratschoon un de Absorpschoonsegenschoppen vun den Stoff af as ok vun den Lichtweg in de Lösung. De Egenschoppen hangt normalerwies vun de Bülgenläng af. Beschreven warrt dat dör dat Lambert-Beersche Gesett. Üm dat Gesett antowennen, warrt dat in en small Rebeet vun de Bülgenlängen metene Intensitätsignal I logarithmisch gegen de Kunzentratschoon c opdragen. Wenn dat Signal I för sünnere Kunzentratschonen bekannt is, kann an de geraden Lien, de dorbi rutkummt, de unbekannte Kunzentratschoon aflest warrn.

En Fotometer bestimmt disse Interpolatschoon dör Bereken: De Intensitäten warrt dör den Assenafsnitt I(c=0) deelt (→ Transmisschoonsgrad) un logarithmeert (→ Extinkschoon). De Extinkschoon is proportschonal to de Kunzentratschoon.

Wennin en Lösung mehrere Stoffen binenn sünd, de absorbeert, warrt en Bülgenlängenrebeet utwählt, dat vun den Stoff absorbeert warrt, de ünnersöcht warrn schall, vun de annern Bestanddeelen aver nich. Enige Stoffen, de gor nich oder blots ’n beten absorbeert, künnt mit cheemsche Middels in Stoffen ümwannelt warrn, de goot absorbeert. So laat sik to’n Bispeel de Kunzentratschonen vun tallrieke Mtelalionen fotometrisch mit Formaldoxim bestimmen. Licht mit de utsöchten Bülgenläng kann mit Filters, Monochromaters oder mit Lasers tüügt warrn.

Reflekschoonsmeten

Fotometrische Ünnersöken dreiht sik hier vör allen üm de Farvbeweerten vun Böverflachen, üm bi Farven de Gööd to sekern. Dorbi warrt kalibreerte Sensers bruukt, de över Filters bi mehrere Bülgenlängen meten künnt.

Ut de mööglicherwies vun de Bülgenläng afhangigen diffusen Reflekschoon kann man ok op de Struktur vun de Böverflach torüchsluten (to’n Bispeel DRIFTS).

Beweerten vun Lichtborns

Dat fotometrische Beweerten vun Lichtborns geiht över lichttechnische Grötten as Lichtstärk, Lichtstroom, Belüüchtstärk oder Lüüchtdicht. Dorbi warrt mi Hülp vun de Hellfienföhligkeitskurv de Fienföhlichkeit vun dat Oog vun’n Minschen inbetogen. Dör de V-Lambda-Kurven för fototoopsch un skotoopsch Kieken künnt ut de radiometrischen Eenheiten fotometrische Eenheiten berekent warrn. Betogen op de Lichtstärk as Basiseenheit vun de Fotometrie sütt jemehr Definitschoon aver keen Betog to de spektralen Fienföhligkeitsfunkschoon vör.

Egenschoppen as Farvweddergaavindex, Farvtemperatur un Lichtfarv deent jüst so to’n fotometrischen Beweerten vun Lichtborns. Butendem stellt vör allen de Afstrahlcharakteristik as ok de Wirkungsgraden vun de Lüüchten, Lüüchtmiddels un Lüüchtdioden en sinnige Grött to’n Beweerten dor.

Astronomie

In de Astronomie gifft dat annere fotometrische Systemen, de nix mit de Fienföhligkeitskurv vun’t Oog to doon hebbt, man mit de physikaalsche Egenschoppen vun Steernspektren.

Bi de Breedbandfotometrie warrt de Stärk vun de Strahlen över en wiet Rebeet vun de Bülgenlängen meten. Begäng sünd Verfohren, bi de dör dree oder veer Filters metehn warrt (UBV: ultravigelett, blau, visuell; oder uvby: ultravigelett, vigelett, blau, geel). Dorut warrt denn de Spektraltyyp vun en Steern bestimmt. De Magnitudenünnerscheed vun de enkelten Filtermeten warrt as Farven betekent, U-B oder B-V, de faken as Farven-Helligkeits-Diagramm opdragen warrt (Farvindex).

In de Smallbandfotometrie warrt blots de Rebeden vun enkelte Spektrallienen meten, üm jemehr Stärk to bestimmen, ahn en heel Spektrum optonehmen. Dat geiht aver blots bi starke Absorpschoonslienen un Lienenemisschoonsspektren ahn (starken) Achtergrundandeel as to’n Bispeel bi de Spektren vun Planetaarschen Nevels.

Ut histoorsche Grünnen warrt in de Astronomie de Magnitude as Eenheit nahmen.

Fotometrische Grötten

De fotometrischen Grötten in de Tabell sünd afleidt vun de radiometrischen Grötten, de dorto höört. De Ünnerschedd is, dat in de Fotometrie de Fienföhligkeit vun’n Bekieker mitinbetogen warrt. De radiometrischen Grötten warrt dorto mit de spektralen Hellfienföhligkeitskurv multiplizeert. De Indexbeteken _v, de an de Grött anhangt is, steiht hier för visuell un stellt en Betog to dat sichtbore Licht her. De Grött gellt also för’t tyypsche Rebeet vun’t Spektrum twüschen 380 un 780 nm.

Grött	Teken	SI-Eenheit (Teken)	Beschrieven	radiometrische Grött	Teken
Lichtstroom	${\mathit {\Phi }}_{\mathrm {v} }$	Lumen (lm)	Strahlenleistung vun en Lichtborn, wicht na de Fienföhligkeitskurv	Strahlenleistung (Strahlenfluss)	${\mathit {\Phi }}\,$
Lichtmengde	$Q_{\mathrm {v} }$	Lumensekunn (lms)	Strahlenenergie vun en Lichtborn, wicht na de Fienföhligkeitskurv	Strahlenenergie (Strahlenmengde)	$Q\,$
Lichtstärk	$I_{\mathrm {v} }$	Candela (cd)	Lichtstroom op’n Ruumwinkel, meten in groten Afstand vun’n Lichtborn; gifft an, wo dull en Lichtborn in en sünnere Richt lüücht. För en rüümlich isotropen Lichtborn is de Lichtstroom jüst so groot as de Lichtstärk multiplizeert mit $4\pi$ , also den vullen Ruumwinkel	Strahlenintensität (Strahlenstärk, Strahlstärk)	$I\,$
Belüüchtstärk	$E_{\mathrm {v} }$	Lux (lx)	Lichtstroom op en belüüchte Flach; gifft an, wo dull de Flach belüücht warrt	Bestrahlstärk (Strahlenstroomdicht)	$E\,$
Spezifische Lichtutstrahlen	$M_{\mathrm {v} }$	Lux (lx)	afstrahlt Lichtstroom, betogen op de Grött vun de Flach, de dat Licht afstrahlt	Spezifische Utstrahlen	$M\,$
Lüüchtdicht	$L_{\mathrm {v} }$	Candela pro Quadratmeter (cd/m²)	Lichtstärk vun en Lichtborn, betogen op de ehr projizeerte Flach (piel to de Kiekricht); disse Grööt nimmt de Minsch as Helligkeit vun en Licht afstrahlen Flach wohr.	Strahldicht	$L\,$

Annere Grötten un Weerten:

Belichten H_v (Lux mol Sekunn, lx·s), dat Produkt ut Belüüchtstärk un Tiet

Mit stiegen Belüüchtstärk warrt de nödige Tiet weniger, üm en Belichten to kriegen, de gliek blifft

Lichtbüüt $\textstyle \eta$ (Lumen op’n Watt, lm/W)

Wo goot de Leistung in Lichtstroom ümsett warrt.

Literatur

Bergmann, Schaefer: Lehrbuch der Experimentalphysik. Berlin 1990.
Lange, Zdeněk: Photometrische Analyse. Verlag Chemie, Weinheim 1980, ISBN 3-527-25853-1.

Weblenken

Physikaalsch Technische Bundsanstalt – Arbeitsgrupp 4.12 – Fotometrie (hoochdüütsch)
Inföhren in de Fotometrie – Beschrieven vun’t Licht in Tallen (hoochdüütsch)
Fotometrie Applet – Verkloren vun fotometrische Grötten (hoochdüütsch)