फोटोमेट्री (प्रकाशिकी)

अन्य उपयोगों के लिए, प्रकाशमिति (बहुविकल्पी) देखें।प्रकाशमिति मानव आंखों के लिए इसकी कथित दीप्ति के संदर्भ में प्रकाश के मापन का विज्ञान है। यह विकिरणमिति से भिन्न है, जो पूर्ण शक्ति के संदर्भ में विकिरण ऊर्जा (प्रकाश सहित) के मापन का विज्ञान है। आधुनिक प्रकाशमिति में, प्रत्येक तरंग दैर्ध्य पर दीप्तिमान शक्ति को एक प्रकाशीय फलन द्वारा भारित किया जाता है जो मानव दीप्ति संवेदनशीलता का मॉडल करता है। सामान्य रूप से, यह भारण फलन प्रकाश दृष्टि संवेदनशील फलन है, हालांकि तिमिरानुकूलित फलन या अन्य फलन भी उसी तरह से प्रयुक्त किए जा सकते हैं। प्रकाश पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग और अंतरराष्ट्रीय मानकीकरण संगठन द्वारा भार का मानकीकरण किया जाता है।

प्रकाशमिति और आंख
मानव आँख दृश्यमान प्रकाश की सभी तरंग दैर्ध्य के प्रति समान रूप से संवेदनशील नहीं है। प्रकाशमिति प्रत्येक तरंग दैर्ध्य पर मापी गई शक्ति को एक कारक के साथ भारित करके इसकी गणना करने का प्रयास करती है जो यह दर्शाती है कि उस तरंग दैर्ध्य पर आंख कितनी संवेदनशील है। तरंग दैर्ध्य के एक फलन के रूप में प्रकाश के प्रति आंख की प्रतिक्रिया का मानकीकृत मॉडल दीप्ति फलन द्वारा दिया जाता है। तरंग दैर्ध्य के फलन के रूप में आंख की अलग-अलग प्रतिक्रियाएं होती हैं, जब इसे प्रकाश की स्थिति (प्रकाशानुकूली दृष्टि) और अंधेरे की स्थिति (तिमिर दृष्टि) के अनुकूल बनाया जाता है। प्रकाशमिति सामान्य रूप से आंख की प्रकाशानुकूली प्रतिक्रिया पर आधारित होती है, और इसलिए प्रकाशमितीय माप मंद प्रकाश की स्थिति में स्रोतों की अवगमी दीप्ति को परिशुद्ध रूप से इंगित नहीं कर सकते हैं, जहां रंग केवल ज्योत्सनामय या  तारों के  प्रकाश के अंतर्गत स्पष्ट नहीं होते हैं। प्रकाशानुकूली दृष्टि तीन कैंडेला प्रति वर्ग मीटर से अधिक दीप्ति के स्तर पर आंख की प्रतिक्रिया की विशेषता है। तिमिर दृष्टि 2 × 10−5 cd/m2 से नीचे होती है।  शंकुशलाकाश्रित दृष्‍टि इन सीमाओं के बीच होती है और वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया के लिए अच्छी तरह से विशेषता नहीं है।

प्रकाशमितीय घटक
18वीं शताब्दी के अंत में विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रभावों का मापन अध्ययन का एक क्षेत्र बन गया। मापन तकनीक अध्ययन के अंतर्गत प्रभावों के आधार पर भिन्न होती है और विभिन्न नामकरणों को जन्म देती है। थर्मामीटर द्वारा मापे गए अवरक्त  विकिरण के कुल ताप प्रभाव से कुल ऊर्जा और शक्ति के संदर्भ में विकिरणमापीय इकाइयों का विकास हुआ। एक संसूचक के रूप में मानव आँख का उपयोग प्रकाशमितीय इकाइयों की ओर ले जाता है, जो आँख की प्रतिक्रिया विशेषता द्वारा भारित होती है। पराबैंगनी विकिरण के रासायनिक प्रभावों के अध्ययन से प्रति सेकंड फोटॉन में व्यक्त कुल खुराक या एक्टिनोमेट्रिक इकाइयों द्वारा लक्षण वर्णन किया गया।

माप की कई अलग-अलग इकाइयों का उपयोग प्रकाशमितीय मापन के लिए किया जाता है। लोग कभी-कभी पूछते हैं कि इतनी सारी अलग-अलग इकाइयों की आवश्यकता क्यों है, या इकाइयों के बीच रूपांतरणों के लिए पूछें जिन्हें परिवर्तित नहीं किया जा सकता है (उदाहरण के लिए लुमेन (यूनिट) और कैन्डेला)। हम इस विचार से परिचित हैं कि विशेषण भारी वजन या घनत्व को संदर्भित कर सकता है, जो मौलिक रूप से भिन्न चीजें हैं। इसी तरह, विशेषण उज्ज्वल एक प्रकाश स्रोत को संदर्भित कर सकता है जो एक उच्च दीप्त प्रवाह (लुमेन में मापा जाता है), या एक प्रकाश स्रोत को संदर्भित करता है जो दीप्त प्रवाह को एक बहुत ही संकीर्ण किरण-पुंज (कैंडेलस) में केंद्रित करता है, या एक प्रकाश स्रोत के लिए जो एक अंधेरे पृष्ठभूमि के खिलाफ देखा जाता है। जिस तरह से प्रकाश त्रि-आयामी अंतरिक्ष के माध्यम से फैलता है - फैल रहा है, केंद्रित हो रहा है, दीप्त या मैट सतहों को प्रतिबिंबित कर रहा है - और क्योंकि प्रकाश में कई अलग-अलग तरंग दैर्ध्य होते हैं, मौलिक रूप से विभिन्न प्रकार के प्रकाश माप की संख्या जो की जा सकती है बड़ी, और इसलिए मात्राओं और इकाइयों की संख्या जो उनका प्रतिनिधित्व करती हैं।

उदाहरण के लिए, संयुक्त उच्च दीप्त प्रवाह के लिए कार्यालयों को सामान्य रूप से कई धंसा हुआ फ्लोरोसेंट रोशनी की एक सरणी द्वारा उज्ज्वल रूप से प्रकाशित किया जाता है। एक लेजर सूचक में बहुत कम दीप्त प्रवाह होता है (यह एक कमरे को रोशन नहीं कर सकता) लेकिन एक दिशा में अंधाधुंध उज्ज्वल होता है (उस दिशा में उच्च दीप्त तीव्रता)।

प्रकाशमितीय बनाम विकिरणमापीय मात्रा
मात्राओं की दो समानांतर प्रणालियाँ हैं जिन्हें प्रकाशमितीय और विकिरणमापीय मात्राएँ कहा जाता है। एक प्रणाली में प्रत्येक मात्रा में दूसरी प्रणाली में समान मात्रा होती है। समानांतर मात्राओं के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:


 * दीप्ति (प्रकाशमितीय) और दीप्ति (विकिरणमापीय)
 * दीप्त प्रवाह (प्रकाशमितीय) और दीप्त प्रवाह (विकिरणमापीय)
 * दीप्त तीव्रता (प्रकाशमितीय) और दीप्तिमान तीव्रता (रेडियोमितीय)

फोटोमेट्रिक मात्राओं में प्रत्येक तरंगदैर्घ्य का भार इस आधार पर होता है कि मानव आँख उसके प्रति कितनी संवेदनशील है, जबकि रेडियोमेट्रिक मात्राएँ अभारित निरपेक्ष शक्ति का उपयोग करती हैं। उदाहरण के लिए, आंख लाल रंग की तुलना में हरे रंग की रोशनी में अधिक दृढ़ता से प्रतिक्रिया करती है, इसलिए एक हरे रंग के स्रोत में लाल स्रोत की तुलना में एक ही चमकदार प्रवाह के साथ अधिक चमकदार प्रवाह होगा। दृश्यमान स्पेक्ट्रम के बाहर दीप्तिमान ऊर्जा फोटोमेट्रिक मात्रा में बिल्कुल भी योगदान नहीं करती है, इसलिए उदाहरण के लिए 1000 वाट का स्पेस हीटर बहुत अधिक उज्ज्वल प्रवाह (1000 वाट, वास्तव में) डाल सकता है, लेकिन एक प्रकाश स्रोत के रूप में यह बहुत कम बाहर निकलता है। लुमेन (क्योंकि अधिकांश ऊर्जा इन्फ्रारेड में है, दृश्यमान में केवल एक मंद लाल चमक छोड़ती है)।

वाट बनाम लुमेन
वाट उज्ज्वल प्रवाह की इकाइयाँ हैं जबकि लुमेन दीप्त प्रवाह की इकाइयाँ हैं। वाट और लुमेन की तुलना विकिरणमापीय और प्रकाशमितीय इकाइयों के बीच के अंतर को दर्शाती है।

वाट शक्ति की एक इकाई है। हम बिजली के बल्बों को वाट में शक्ति के रूप में देखने के आदी हैं। यह शक्ति प्रकाश उत्पादन की मात्रा का माप नहीं है, बल्कि यह दर्शाता है कि बल्ब कितनी ऊर्जा का उपयोग करेगा। क्योंकि सामान्य सेवा के लिए बेचे जाने वाले गरमागरम बल्बों में काफी समान विशेषताएं होती हैं (समान वर्णक्रमीय बिजली वितरण), बिजली की खपत गरमागरम बल्बों के प्रकाश उत्पादन के लिए एक मोटा गाइड प्रदान करती है।

वाट्स आउटपुट का सीधा माप भी हो सकता है। एक विकिरणमापीय अर्थ में, एक गरमागरम प्रकाश बल्ब लगभग 80% कुशल होता है: ऊर्जा का 20% खो जाता है (उदाहरण के लिए दीपक आधार के माध्यम से चालन द्वारा)। शेष विकिरण के रूप में उत्सर्जित होता है, ज्यादातर इन्फ्रारेड में। इस प्रकार, एक 60 वाट का प्रकाश बल्ब लगभग 45 वाट के कुल उज्ज्वल प्रवाह का उत्सर्जन करता है। गरमागरम बल्ब, वास्तव में, कभी-कभी गर्मी के स्रोत के रूप में उपयोग किए जाते हैं (जैसा कि चिक इनक्यूबेटर में होता है), लेकिन सामान्य रूप से इनका उपयोग प्रकाश प्रदान करने के उद्देश्य से किया जाता है। जैसे, वे बहुत अक्षम हैं, क्योंकि वे जो उज्ज्वल ऊर्जा उत्सर्जित करते हैं उनमें से अधिकांश अदृश्य इन्फ्रारेड हैं। एक कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट लैंप 15 वाट बिजली की कम खपत करते हुए 60 वाट के तापदीप्त के बराबर प्रकाश प्रदान कर सकता है।

लुमेन प्रकाश उत्पादन की प्रकाशमितीय इकाई है। यद्यपि अधिकांश उपभोक्ता अभी भी बल्ब द्वारा खपत की गई बिजली के संदर्भ में प्रकाश के बारे में सोचते हैं, यू.एस. में यह कई दशकों से व्यापार की आवश्यकता रही है कि लाइट बल्ब पैकेजिंग लुमेन में आउटपुट देती है। 60 वाट के गरमागरम बल्ब का पैकेज इंगित करता है कि यह लगभग 900 लुमेन प्रदान करता है, जैसा कि 15 वाट कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट का पैकेज करता है।

लुमेन को एक कैंडेला शक्ति के बिंदु स्रोत द्वारा एक steradian  में दिए गए प्रकाश की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है; जबकि कैंडेला, एक आधार एसआई इकाई, को मोनोक्रोमैटिक विकिरण के स्रोत की दीप्त तीव्रता के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसकी आवृत्ति 540 टेराहर्ट्ज़ है, और प्रति स्टेरेडियन 1/683 वाट की उज्ज्वल तीव्रता है। (540 THz हरे रंग में लगभग 555 नैनोमीटर, तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है, जिसके लिए मानव आंख सबसे अधिक संवेदनशील है। संख्या 1/683 को मानक मोमबत्ती के बराबर कैंडेला बनाने के लिए चुना गया था, वह इकाई जिसे उसने अधिक्रमित किया था)।

इन परिभाषाओं को मिलाकर, हम देखते हैं कि 555 नैनोमीटर हरी बत्ती का 1/683 वाट एक लुमेन प्रदान करता है।

वाट और लुमेन के बीच का संबंध केवल एक साधारण स्केलिंग कारक नहीं है। हम यह पहले से ही जानते हैं, क्योंकि 60 वाट का गरमागरम बल्ब और 15 वाट का कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट दोनों 900 लुमेन प्रदान कर सकते हैं।

परिभाषा हमें बताती है कि 1 वाट शुद्ध हरे 555 एनएम प्रकाश का मूल्य 683 लुमेन है। यह अन्य तरंग दैर्ध्य के बारे में कुछ नहीं कहता। क्योंकि लुमेन प्रकाशमितीय इकाइयां हैं, वाट से उनका संबंध तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है कि तरंग दैर्ध्य कितना दिखाई देता है। इन्फ्रारेड और पराबैंगनी विकिरण, उदाहरण के लिए, अदृश्य हैं और गिनती नहीं करते हैं। इन्फ्रारेड विकिरण का एक वाट (जो वह जगह है जहां गरमागरम बल्ब से अधिकांश विकिरण गिरता है) शून्य लुमेन के लायक है। दृश्यमान स्पेक्ट्रम के भीतर, प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को प्रकाशानुकूली वर्णक्रमीय दीप्त दक्षता नामक एक फ़ंक्शन के अनुसार भारित किया जाता है। इस प्रकार्य के अनुसार, 700 एनएम लाल बत्ती 555 एनएम हरी बत्ती की तुलना में केवल लगभग 0.4% कुशल है। इस प्रकार, 700 एनएम लाल बत्ती का एक वाट केवल 2.7 लुमेन के लायक है।

ईएम स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग पर योग के कारण जो इस भार का हिस्सा है, लुमेन की इकाई रंग-अंधा है: यह बताने का कोई तरीका नहीं है कि लुमेन किस रंग का दिखाई देगा। यह बैग की संख्या से किराने का सामान का मूल्यांकन करने के बराबर है: विशिष्ट सामग्री के बारे में कोई जानकारी नहीं है, केवल एक संख्या जो कुल भारित मात्रा को संदर्भित करती है।

प्रकाशमितीय माप तकनीक
प्रकाशमितीय माप फोटोडिटेक्टर, उपकरणों (कई प्रकार के) पर आधारित है जो प्रकाश के संपर्क में आने पर विद्युत संकेत उत्पन्न करते हैं। इस तकनीक के सरल अनुप्रयोगों में परिवेश प्रकाश की स्थिति के आधार पर ल्यूमिनेयर को चालू और बंद करना शामिल है, और प्रकाश मीटर, एक बिंदु पर प्रकाश घटना की कुल मात्रा को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।

प्रकाशमितीय मापन के अधिक जटिल रूपों का प्रकाश उद्योग में अक्सर उपयोग किया जाता है। गोलाकार दीप्तिमापी  का उपयोग लैंप द्वारा उत्पादित दिशात्मक दीप्त प्रवाह को मापने के लिए किया जा सकता है, और इसके केंद्र में दीपक के साथ एक बड़े व्यास वाला ग्लोब शामिल होता है। एक  फोटो सेल  तीन अक्षों में दीपक के बारे में घूमता है, दीपक के आउटपुट को सभी तरफ से मापता है।

लैम्प और प्रकाश जुड़नार का परीक्षण गोनीफोटोमीटर और रोटेटिंग मिरर फोटोमीटर का उपयोग करके किया जाता है, जो फोटोसेल को पर्याप्त दूरी पर स्थिर रखते हैं ताकि ल्यूमिनेयर को बिंदु स्रोत माना जा सके। रोटेटिंग मिरर फोटोमीटर, ल्यूमिनेयर से दूर के फोटोसेल तक सभी दिशाओं में निकलने वाले प्रकाश को प्रतिबिंबित करने के लिए दर्पणों की एक मोटरयुक्त प्रणाली का उपयोग करते हैं; goniphotometer  फोटोकेल के संबंध में ल्यूमिनेयर के अभिविन्यास को बदलने के लिए घूर्णन 2-अक्ष तालिका का उपयोग करते हैं। किसी भी मामले में, दीप्त तीव्रता को इस डेटा से सारणीबद्ध किया जाता है और प्रकाश डिजाइन में उपयोग किया जाता है।

दीप्ति

 * फुटलैम्बर्ट
 * मिलीम्बर
 * स्टिलब (ल्यूमिनेंस)

रौशनी

 * पैर मोमबत्ती
 * तस्वीर

यह भी देखें

 * प्रकाश स्रोतों की सूची
 * फोटोमेट्रिया
 * फोटोमेट्री (खगोल विज्ञान)
 * रेडियोमीटर
 * चिंतनशीलता
 * स्पेक्ट्रोमीटर
 * वर्णमिति

बाहरी संबंध

 * Photometry (nist.gov) (archived)
 * Radiometry and photometry FAQ Professor Jim Palmer's Radiometry FAQ page (University of Arizona) (archived)
 * Visualization and calculation of photometric quantities — Java executable JAR