दीप्तिमापी
फोटोमीटर एक उपकरण है जो पराबैंगनी से लेकर अवरक्त तक और दृश्यमान स्पेक्ट्रम सहित विद्युत चमक विकिरण की शक्ति को मापता है। अधिकांश फोटोमीटर photoresistor , photodiode या फोटोमल्टीप्लायर का उपयोग करके प्रकाश को विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करते हैं।
फोटोमीटर उपाय:
- रौशनी
- विकिरण
- अवशोषण (प्रकाशिकी)
- बिखराव
- प्रकाश का परावर्तन
- प्रतिदीप्ति
- स्फुरदीप्ति
- [[रोशनी]]
- विश्लेषण की जाने वाली धातु की मुख्य वर्णक्रमीय रेखाओं में से एक को अलग करने के लिए एक फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है। लौ में धातु
इतिहास
इलेक्ट्रॉनिक प्रकाश संवेदी तत्वों के विकसित होने से पहले, फोटोमेट्री (ऑप्टिक्स) आँख द्वारा अनुमान लगाकर की जाती थी। किसी स्रोत के सापेक्ष चमकदार प्रवाह की तुलना मानक स्रोत से की गई थी। फोटोमीटर को इस तरह रखा जाता है कि जिस स्रोत की जांच की जा रही है, वह मानक स्रोत के बराबर हो, क्योंकि मानव आंख समान रोशनी का न्याय कर सकती है। सापेक्ष चमकदार प्रवाह की गणना तब की जा सकती है क्योंकि रोशनी दूरी के व्युत्क्रम वर्ग के अनुपात में घट जाती है। ऐसे फोटोमीटर के मानक उदाहरण में कागज का एक टुकड़ा होता है जिस पर तेल का धब्बा होता है जो कागज को थोड़ा अधिक पारदर्शी बनाता है। जब किसी ओर से धब्बा दिखाई नहीं देता है, तो दोनों ओर से प्रकाश बराबर होता है।
1861 तक, तीन प्रकार आम उपयोग में थे।[1] ये रुमफोर्ड के फोटोमीटर, रिची के फोटोमीटर और फोटोमीटर थे जो छाया के विलुप्त होने का इस्तेमाल करते थे, जिसे सबसे सटीक माना जाता था।
रमफोर्ड का फोटोमीटर
रमफोर्ड का फोटोमीटर (जिसे शैडो फोटोमीटर भी कहा जाता है) इस सिद्धांत पर निर्भर था कि तेज रोशनी एक गहरी छाया डालती है। तुलना की जाने वाली दो रोशनी का उपयोग कागज पर छाया डालने के लिए किया गया था। यदि परछाइयाँ समान गहराई की होती हैं, तो रोशनी की दूरी में अंतर तीव्रता में अंतर को इंगित करेगा (उदाहरण के लिए दुगनी रोशनी तीव्रता से चार गुना अधिक होगी)।
रिची का फोटोमीटर
रिची का फोटोमीटर सतहों की समान रोशनी पर निर्भर करता है। इसमें एक बॉक्स (ए, बी) छह या आठ इंच लंबा और चौड़ाई और गहराई में होता है। बीच में, लकड़ी का एक टुकड़ा (एफ, ई, जी) ऊपर की ओर झुका हुआ था और सफेद कागज से ढका हुआ था। उपयोगकर्ता की आंख एक बॉक्स के शीर्ष पर एक ट्यूब (डी) के माध्यम से देखती है। उपकरण की ऊंचाई भी स्टैंड (सी) के माध्यम से समायोज्य थी। तुलना करने के लिए रोशनी को बॉक्स (एम, एन) के किनारे रखा गया था - जो कागज की सतहों को रोशन करता था ताकि आंख दोनों सतहों को साथ देख सके। रोशनी की स्थिति को बदलकर, दूरी में अंतर के वर्ग के अनुरूप तीव्रता में अंतर के साथ, दोनों सतहों को समान रूप से प्रकाशित करने के लिए बनाया गया था।
छाया विलोपन की विधि
इस प्रकार का फोटोमीटर इस तथ्य पर निर्भर करता है कि यदि कोई प्रकाश किसी अपारदर्शी वस्तु की छाया को एक सफेद स्क्रीन पर फेंकता है, तो निश्चित दूरी होती है, यदि दूसरा प्रकाश वहां लाया जाता है, तो छाया के सभी निशान मिटा दिए जाते हैं।
फोटोमीटर का सिद्धांत
अधिकांश फोटोमीटर फोटोरेसिस्टर्स, फोटोडायोड्स या फोटोमल्टीप्लायरों के साथ प्रकाश का पता लगाते हैं। प्रकाश का विश्लेषण करने के लिए, परिभाषित तरंग दैर्ध्य पर निर्धारण के लिए या प्रकाश के स्पेक्ट्रम के विश्लेषण के लिए फोटोमीटर फ़िल्टर (ऑप्टिक्स) या मोनोक्रोमेटर के माध्यम से पारित होने के बाद प्रकाश को माप सकता है।
फोटॉन गिनती
कुछ फोटोमीटर आने वाले उज्ज्वल प्रवाह की बजाय अलग-अलग फोटोन की गणना करके प्रकाश को मापते हैं। ऑपरेटिंग सिद्धांत समान हैं लेकिन परिणाम फोटॉन/सेमी जैसी इकाइयों में दिए गए हैं2 या फोटॉन·सेमी−2·sr−1 डब्ल्यू/सेमी के बजाय2 या डब्ल्यू·सेमी−2·sr-1.
उनकी अलग-अलग फोटॉन काउंटिंग प्रकृति के कारण, ये उपकरण अवलोकनों तक सीमित हैं जहां विकिरण कम है। विकिरण इसके संबंधित डिटेक्टर रीडआउट इलेक्ट्रॉनिक्स के समय के संकल्प से सीमित है। वर्तमान तकनीक के साथ यह मेगाहर्ट्ज़ रेंज में है। अधिकतम विकिरण भी डिटेक्टर के थ्रूपुट और गेन पैरामीटर द्वारा सीमित है।
एनआईआर, दृश्यमान और पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य में फोटॉन काउंटिंग उपकरणों में प्रकाश संवेदन तत्व पर्याप्त संवेदनशीलता प्राप्त करने के लिए फोटोमल्टीप्लायर है।
एयरबोर्न और स्पेस-आधारित रिमोट सेंसिंग में ऐसे फोटॉन काउंटरों का उपयोग विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम जैसे एक्स-रे से दूर पराबैंगनी तक की ऊपरी पहुंच में किया जाता है। यह आमतौर पर मापी जाने वाली वस्तुओं की कम उज्ज्वल तीव्रता के साथ-साथ कम आवृत्तियों पर प्रकाश की तरंग जैसी प्रकृति की तुलना में इसकी कण जैसी प्रकृति का उपयोग करके उच्च ऊर्जा पर प्रकाश को मापने में कठिनाई के कारण होता है। इसके विपरीत, रेडियोमीटर आमतौर पर दृश्यमान प्रकाश से रिमोट सेंसिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं, अवरक्त हालांकि आकाशवाणी आवृति रेंज।
फोटोग्राफी
फोटोग्राफी में सही एक्सपोज़र (फ़ोटोग्राफ़ी) निर्धारित करने के लिए फ़ोटोमीटर का उपयोग किया जाता है। आधुनिक कैमरों में, फोटोमीटर आमतौर पर अंतर्निहित होता है। चूंकि तस्वीर के विभिन्न हिस्सों की रोशनी अलग-अलग होती है, उन्नत फोटोमीटर संभावित तस्वीर के विभिन्न हिस्सों में प्रकाश की तीव्रता को मापते हैं और अंतिम तस्वीर के लिए सबसे उपयुक्त एक्सपोजर निर्धारित करने के लिए एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं। इच्छित चित्र के प्रकार के अनुसार एल्गोरिद्म को अनुकूलित करना (पैमाइश प्रणाली देखें)। ऐतिहासिक रूप से, फोटोमीटर कैमरे से अलग था और एक्सपोजर मीटर के रूप में जाना जाता था। तब उन्नत फोटोमीटर का उपयोग या तो संभावित चित्र से प्रकाश को मापने के लिए किया जा सकता है, चित्र के तत्वों से मापने के लिए यह पता लगाने के लिए कि चित्र के सबसे महत्वपूर्ण हिस्से इष्टतम रूप से सामने आए हैं, या घटना प्रकाश को दृश्य में मापने के लिए एक एकीकृत एडाप्टर के साथ।
दृश्य प्रकाश परावर्तन फोटोमेट्री
परावर्तन फोटोमीटर तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में सतह के परावर्तन को मापता है। सतह को सफेद रोशनी से रोशन किया जाता है, और परावर्तित प्रकाश को एक मोनोक्रोमेटर से गुजरने के बाद मापा जाता है। इस प्रकार के माप में मुख्य रूप से व्यावहारिक अनुप्रयोग होते हैं, उदाहरण के लिए पेंट उद्योग में सतह के रंग को निष्पक्ष रूप से चिह्नित करने के लिए।
यूवी और दृश्यमान प्रकाश संचरण फोटोमेट्री
ये विलयन में रंगीन पदार्थों के दिए गए तरंग दैर्ध्य (या तरंग दैर्ध्य की दी गई सीमा) के प्रकाश के अवशोषण को मापने के लिए ऑप्टिकल उपकरण हैं। प्रकाश के अवशोषण से, बीयर का नियम समाधान में रंगीन पदार्थ की एकाग्रता की गणना करना संभव बनाता है। इसके विस्तृत अनुप्रयोग और इसकी विश्वसनीयता और मजबूती के कारण, फोटोमीटर जैव रसायन और विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में प्रमुख उपकरणों में से एक बन गया है। जलीय विलयन में काम करने के लिए अवशोषण फोटोमीटर लगभग 240 एनएम से 750 एनएम तक तरंग दैर्ध्य से पराबैंगनी और दृश्य श्रेणियों में काम करते हैं।
स्पेक्ट्रोफोटोमीटर और फिल्टर फोटोमीटर का सिद्धांत यह है कि (जहाँ तक संभव हो) एकरंगा प्रकाश को कंटेनर (सेल) से होकर गुजरने दिया जाता है जिसमें समाधान युक्त वैकल्पिक रूप से सपाट खिड़कियां होती हैं। यह तब एक प्रकाश संसूचक तक पहुंचता है, जो समान विलायक के साथ लेकिन रंगीन पदार्थ के बिना एक समान सेल से गुजरने के बाद तीव्रता की तुलना में प्रकाश की तीव्रता को मापता है। प्रकाश की तीव्रता के बीच के अनुपात से, रंगीन पदार्थ की प्रकाश को अवशोषित करने की क्षमता (रंगीन पदार्थ का अवशोषण, या किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य पर रंगीन पदार्थ के अणुओं के फोटॉन क्रॉस सेक्शन क्षेत्र) को जानना संभव है, गणना करना संभव है बीयर के नियम का उपयोग करके पदार्थ की सांद्रता।
दो प्रकार के फोटोमीटर का उपयोग किया जाता है: स्पेक्ट्रोफोटोमीटर और फिल्टर (ऑप्टिक्स) फोटोमीटर। स्पेक्ट्रोफोटोमीटर में एक परिभाषित तरंग दैर्ध्य के मोनोक्रोमैटिक प्रकाश प्राप्त करने के लिए मोनोक्रोमेटर (प्रिज्म (ऑप्टिक्स) या झंझरी के साथ) का उपयोग किया जाता है। फिल्टर फोटोमीटर में, मोनोक्रोमैटिक प्रकाश देने के लिए ऑप्टिकल फिल्टर का उपयोग किया जाता है। स्पेक्ट्रोफोटोमीटर इस प्रकार विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण को मापने के लिए आसानी से सेट किए जा सकते हैं, और उनका उपयोग अवशोषित पदार्थ के स्पेक्ट्रम को स्कैन करने के लिए भी किया जा सकता है। वे इस तरह से फिल्टर फोटोमीटर की तुलना में अधिक लचीले होते हैं, विश्लेषण प्रकाश की उच्च ऑप्टिकल शुद्धता भी देते हैं, और इसलिए वे अनुसंधान उद्देश्यों के लिए अधिमानतः उपयोग किए जाते हैं। फ़िल्टर फोटोमीटर सस्ते, मजबूत और उपयोग में आसान होते हैं और इसलिए उनका नियमित विश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है। माइक्रोटिटर प्लेट्स के लिए फोटोमीटर फिल्टर फोटोमीटर हैं।
इन्फ्रारेड लाइट ट्रांसमिशन फोटोमेट्री
इन्फ्रारेड प्रकाश में स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री मुख्य रूप से पदार्थों की संरचना का अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाती है, क्योंकि दिए गए समूह परिभाषित तरंग दैर्ध्य पर अवशोषण देते हैं। जलीय घोल में मापन आमतौर पर संभव नहीं है, क्योंकि पानी कुछ तरंग दैर्ध्य रेंज में अवरक्त प्रकाश को दृढ़ता से अवशोषित करता है। इसलिए, इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी या तो गैसीय चरण (वाष्पशील पदार्थों के लिए) में या इन्फ्रारेड रेंज में पारदर्शी नमक के साथ टैबलेट में दबाए गए पदार्थों के साथ किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए आमतौर पर पोटेशियम ब्रोमाइड (KBr) का उपयोग किया जाता है। परीक्षण किए जा रहे पदार्थ को विशेष रूप से शुद्ध किए गए केबीआर के साथ अच्छी तरह मिलाया जाता है और एक पारदर्शी गोली में दबाया जाता है, जिसे प्रकाश की किरण में रखा जाता है। तरंग दैर्ध्य निर्भरता का विश्लेषण आम तौर पर एक मोनोक्रोमेटर का उपयोग करके नहीं किया जाता है जैसा कि यूवी-विज़ में होता है, लेकिन इंटरफेरोमीटर के उपयोग के साथ। एक फूरियर रूपांतरण कलन विधि का उपयोग करके हस्तक्षेप पैटर्न का विश्लेषण किया जा सकता है। इस तरह, पूरी तरंग दैर्ध्य रेंज का एक साथ विश्लेषण किया जा सकता है, समय की बचत होती है, और एक मोनोक्रोमेटर की तुलना में एक इंटरफेरोमीटर भी कम खर्चीला होता है। इन्फ्रारेड क्षेत्र में अवशोषित प्रकाश अध्ययन किए गए पदार्थ के इलेक्ट्रॉनिक उत्तेजना के अनुरूप नहीं है, बल्कि विभिन्न प्रकार के कंपन उत्तेजनाओं के अनुरूप है। कंपन संबंधी उत्तेजना अणु में विभिन्न समूहों की विशेषता है, जिसे इस तरह से पहचाना जा सकता है। इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम में आमतौर पर बहुत संकीर्ण अवशोषण रेखाएँ होती हैं, जो उन्हें मात्रात्मक विश्लेषण के लिए अनुपयुक्त बनाती हैं, लेकिन अणुओं के बारे में बहुत विस्तृत जानकारी देती हैं। कंपन के विभिन्न तरीकों की आवृत्तियाँ आइसोटोप के साथ बदलती हैं, और इसलिए अलग-अलग आइसोटोप अलग-अलग चोटियाँ देते हैं। यह इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री के साथ नमूने की समस्थानिक संरचना का अध्ययन करना भी संभव बनाता है।
परमाणु अवशोषण फोटोमेट्री
परमाणु अवशोषण फोटोमीटर फोटोमीटर हैं जो प्रकाश को बहुत गर्म लौ से मापते हैं। विश्लेषण किए जाने वाले समाधान को स्थिर, ज्ञात दर पर ज्वाला में इंजेक्ट किया जाता है। विलयन में धातुएँ ज्वाला में परमाणु रूप में उपस्थित होती हैं। इस प्रकार के फोटोमीटर में मोनोक्रोमैटिक प्रकाश एक डिस्चार्ज लैंप द्वारा उत्पन्न होता है जहां धातु के साथ गैस में डिस्चार्ज होता है। डिस्चार्ज तब धातु की वर्णक्रमीय रेखाओं के अनुरूप तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का उत्सर्जन करता है। विश्लेषण की जाने वाली धातु की मुख्य वर्णक्रमीय रेखाओं में से एक को अलग करने के लिए एक फिल्टर का उपयोग किया जा सकता है। लौ में धातु द्वारा प्रकाश को अवशोषित किया जाता है, और मूल समाधान में धातु की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए अवशोषण का उपयोग किया जाता है।
यह भी देखें
- रेडियोमेट्री
- रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी
- फोटोडिटेक्टर -ट्रांसड्यूसर जो ऑप्टिकल सिग्नल को स्वीकार करने और ऑप्टिकल सिग्नल के समान जानकारी वाले विद्युत सिग्नल का उत्पादन करने में सक्षम है।
संदर्भ
- ↑ Draper, John William (1861). रसायन विज्ञान पर एक पाठ्यपुस्तक. NY: Harper and Brothers. p. 78.
Article partly based on the corresponding article in Swedish Wikipedia
