- φωτομετρία
- Κλάδος της οπτικής, που έχει ως αντικείμενο τη μέτρηση της ποσότητας φωτεινής ενέργειας που εκπέμπει μια πηγή ή δέχεται μια επιφάνεια. Στις φωτομετρικές μετρήσεις, οι οποίες εκτελούνται με οπτική σύγκριση της φωτεινότητας από διαφορετικές πηγές, υπάρχει πάντα ένα στοιχείο υποκειμενικότητας, γιατί το ανθρώπινο μάτι είναι περισσότερο ευαίσθητο σε μερικά χρώματα (μήκη κύματος) παρά σε άλλα, έτσι ώστε πηγές που εκπέμπουν διαφορετικό μονοχρωματικό φως ή λευκό φως διαφορετικής φασματικής σύνθεσης προκαλούν διαφορετικές αισθήσεις φωτισμού, αν και συνολικά εκπέμπουν την ίδια ποσότητα ενέργειας. Η υποκειμενικότητα των φωτομετρικών μετρήσεων περιορίζεται με τη χρήση φωτοηλεκτρικών κυττάρων με φίλτρα που πλησιάζουν κατά το δυνατόν την ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού. Aπλούστερες και αντικειμενικότερες μετρήσεις εκτελούνται με μονοχρωματικό φως τόσο με το μάτι, όσο και με φωτοηλεκτρικά κύτταρα, που δίνουν σε αυτή την περίπτωση μετρήσεις μεγάλης ακριβείας.
Με σκοπό vα απλοποιηθούν οι φωτομετρικές μετρήσεις, η πηγή θεωρείται συνήθως σημειακή, ενώ για τη μέτρηση άλλων μεγεθών πρέπει να συσχετιστεί και το εμβαδόν της πηγής.
Τα κύρια φωτομετρικά μεγέθη είναι η ποσότητα του φωτός που εκπέμπει μια φωτεινή πηγή, η φωτεινή ροή, η φωτιστική ένταση, ο φωτισμός, η φωτεινότητα, η λαμπρότητα.
Επειδή οι φωτομετρικές μετρήσεις αναφέρονται στη μέση ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού (τόσο όταν η εκτίμηση γίνεται με το μάτι, όσο και όταν γίνεται με κατάλληλα κλιμακωμένα φωτοπαθή στοιχεία), δεν παρουσιάζει μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον ο υπολογισμός της συνολικής ποσότητας ενέργειας που εκπέμπει μια φωτεινή πηγή (πρόκειται για ένα ενεργειακό μέγεθος που μετριέται, με τις συνήθεις μονάδες ενέργειας), όσο της ποσότητας του φωτός που εκπέμπεται από την ορισμένη πηγή, μέγεθος που ορίζεται ως γινόμενο της ποσότητας ενέργειας επί την ορατότητα της ακτινοβολίας κάθε μήκους κύματος.
Οι διαστάσεις των φωτομετρικών μεγεθών δεν εκφράζονται με τις διαστάσεις των βασικών μεγεθών, και επομένως για τη μέτρησή τους απαιτείται να οριστούν συμβατικά πρότυπα. Η μονάδα που σήμερα υιοθετήθηκε παγκόσμια είναι το διεθνές κηρίον και ορίζεται ως η φωτιστική ένταση (ποσότητα φωτός που εκπέμπεται σε μια ορισμένη διεύθυνση στη μονάδα του χρόνου και ανά μονάδα στερεής γωνίας) ενός συνόλου ηλεκτρικών λαμπτήρων πυράκτωσης που κατασκευάζονται με ειδικό τρόπο. Το διεθνές κηρίον είναι το εξηκοστό μέρος της έντασης ανά cm2 ενός πομπού τύπου μέλανος σώματος στη θερμοκρασία πήξης της πλατίνης (176°C).
Από αυτές ή από άλλες παρόμοιες φωτομετρικές μονάδες που ορίζονται εμπειρικά, μεταξύ των οποίων είναι οι διάφοροι τύποι κηρίων, προκύπτουν τα παράγωγα φωτομετρικά μεγέθη.
Η φωτεινή ροή μιας πηγής, δηλαδή η ποσότητα φωτός που εκπέμπει ανά δευτερόλεπτο, μετριέται σε λούμεν, που ορίζεται ως η φωτεινή ροή την οποία εκπέμπει στη μονάδα στερεής γωνίας μια σημειακή πηγή έντασης ενός διεθνούς κηρίου. Η ποσότητα αυτή φωτός μετριέται σε λούμεν - δευτερόλεπτο, που είναι η ποσότητα φωτός η οποία μεταφέρεται σε ένα δευτερόλεπτο με ροή ενός λούμεν.
Για τις πηγές με κάποια έκταση (όχι σημειώδεις) ενδιαφέρον παρουσιάζει η μέτρηση και άλλων μεγεθών, όπως η φωτεινότητα και η λαμπρότητα. Η σχέση μεταξύ της ολικής φωτεινής ροής μιας πηγής και της επιφάνειάς της αποτελεί τη φωτεινότητα της πηγής αυτής και μετριέται σε λαμπέρτ. Η λαμπρότητα είναι η σχέση μεταξύ της φωτιστικής έντασης και της φαινόμενης επιφάνειας της πηγής (που δίνεται από την προβολή της σε ένα επίπεδο κάθετο προς την ευθεία που συνδέει την πηγή με το μάτι του παρατηρητή) και μετριέται σε κηρία ανά τετραγωνικό εκατοστό.
Η μονάδα μέτρησης της λαμπρότητας καλείται στιλμπ και είναι η λαμπρότητα μιας πηγής επιφάνειας 1 cm2, έντασης 1 διεθνούς κηρίου, τοποθετημένης κάθετα προς τον παρατηρητή.
Στην πράξη παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον η μέτρηση του φωτισμού που προκαλεί μια πηγή σε μια επιφάνεια που έχει δοθεί. Ο φωτισμός μετριέται σε λουξ, δηλαδή στον φωτισμό που προκαλεί ένα διεθνές κηρίο σε μια επιφάνεια τοποθετημένη κάθετα προς τις φωτεινές ακτίνες σε απόσταση ενός μέτρου από την πηγή. Με άλλα λόγια, το λουξ αντιστοιχεί στον φωτισμό, όταν κάθε τ.μ. της επιφάνειας που φωτίζεται δέχεται φωτεινή ροή ενός λούμεν· το λουξ επομένως δίνεται από τη σχέση μεταξύ της ολικής ροής που μετριέται σε λούμεν και του εμβαδού της επιφάνειας η οποία φωτίζεται σε τετραγωνικά μέτρα: άρα 1 λουξ = 1 λούμεν/m2.
Τα όργανα μέτρησης των φωτομετρικών μεγεθών καλούνται φωτόμετρα.
αστρονομική φωτομετρία. ή αστροφωτομετρία. H τεχνική μέτρησης και μελέτης της φωτεινής έντασης των αστέρων. Η φωτομετρική μέτρηση των αστέρων γινόταν, μέχρι πριν από λίγο, οπτικά, με ένα φωτόμετρο προσαρμοσμένο στο τηλεσκόπιο. Το φωτόμετρο αυτό αποτελείται ουσιαστικά από μια βαθμολογημένη οπτική σφήνα, η οποία εξασθενείτο φως που προέρχεται από τον αστέρα, ώσπου να γίνει ίσο με ένα πρότυπο φως· από τη τη θέση της σφήνας υπολογίζεται η φωτεινότητα του ουράνιου σώματος. Η φωτογραφική φωτομετρία δίνει το μέτρο του φωτός αστέρων μη ορατών με γυμνό μάτι. Ο αστέρας φωτογραφίζεται, μαζί με το πρότυπο, έπειτα από κατάλληλη έκθεση και ακολούθως μετριέται το μαύρισμα στην πλάκα. Μεγαλύτερη ακρίβεια παρέχει η σύγχρονη φωτοηλεκτρική φωτομετρία, με φωτοκύτταρα που μετατρέπουν το φως που προσπίπτει σε ηλεκτρικό ρεύμα, η ένταση του οποίου μετριέται εύκολα με ένα όργανο.
Η μονάδα μέτρησης της φωτιστικής έντασης των αστέρων είναι το μέγεθος. Η πρώτη ταξινόμηση των αστέρων, με βάση τη φαινομενική λαμπρότητά τους, οφείλεται στον Πτολεμαίο, που τους κατέταξε σε 6 μεγέθη· το 1ο μέγεθος περιλάμβανε τους φωτεινότερους, το 6o εκείνους που είναι μόλις ορατοί με καθαρό ουρανό. Η ταξινόμηση αυτή διατηρείται και στη σύγχρονη αστρονομία, αλλά με ορθολογιστικότερο τρόπο. Έχει καθοριστεί η σχέση μεταξύ των λαμπροτήτων ενός μεγέθους και του επομένου να είναι 2,5:1. Αυτό σημαίνει ότι αν το φως που δεχόμαστε από έναν αστέρα 1ου μεγέθους είναι 100, οι 5 επόμενες κατηγορίες αστέρων φαίνονται με φωτεινότητα ίση με 40-16-6,3-2,5-1. Οι αστέρες που δεν διακρίνονται με γυμνό μάτι ταξινομούνται στα επόμενα μεγέθη, από το 7o έως το 23o· το τελευταίο αυτό μέγεθος αντιπροσωπεύει το μέγιστο όριο στο οποίο έφτασαν σήμερα τα πλέον σύγχρονα συστήματα εμφάνισης. Η γενική ταξινόμηση (από το 1o στο 23o μέγεθος) έγινε ακριβέστερη με την εισαγωγή ενδιάμεσων λαμπροτήτων, που μετρώνται με δεκαδικούς αριθμούς, των οποίων, με καλές ατμοσφαιρικές συνθήκες και με τη φωτοηλεκτρική φ., είναι δυνατή η μέτρηση έως το τρίτο ψηφίο (χιλιοστά μεγέθους). Εξάλλου, για να γίνουν ακριβέστερες οι ενδείξεις των φωτεινότερων αστέρων, η ταξινόμηση επεκτάθηκε προς το μέρος του 1ου μεγέθους στο μηδέν και σε αρνητικές τιμές. Αστέρες μεγέθους 0,-1,-2 κλπ. είναι αντίστοιχα 250, 625, 1.560 κλπ. φορές φωτεινότεροι ενός αστέρα πρώτου μεγέθους. Η μέτρηση αυτή επεκτάθηκε και στους πλανήτες του ηλιακού συστήματος· έτσι π.χ., η Αφροδίτη, κατά τις περιόδους μεγίστης φωτεινότητας, έχει μέγεθος -4, ο Άρης και ο Δίας -3 και ο Κρόνος -0,5.
φωτόμετρο. Συσκευή μέτρησης της φωτιστικής έντασης μιας φωτεινής πηγής, με σύγκριση του φωτισμού που αυτή προκαλεί πάνω σε ένα πέτασμα τοποθετημένο σε γνωστή απόσταση με τον φωτισμό που προκαλεί μια πηγή γνωστής έντασης και απόστασης. Γενικότερα, φ. είναι οι συσκευές που χρησιμοποιούνται στη φωτομετρία. και ανάλογα με τις διάφορες χρήσεις ονομάζονται λουμενόμετρα ή λουξόμετρα. Οι συσκευές αυτές βασίζονται στη σύγκριση δύο επιφανειών που φωτίζονται, η μία από μια πηγή γνωστών χαρακτηριστικών και η άλλη από την πηγή της οποίας πρόκειται να μετρηθεί ένα φωτομετρικό μέγεθος. Το μάτι είναι εκείνο που κρίνει τη στιγμή κατά την οποία οι δύο επιφάνειες φωτίζονται εξίσου.
Στην περίπτωση του φ. Μπούνσεν ο ίσος φωτισμός που προκαλείται από τις δύο πηγές διαπιστώνεται από την εξαφάνιση μιας κηλίδας λαδιού που υπάρχει στο κέντρο ενός φύλλου λευκού χαρτιού που τοποθετήθηκε μεταξύ δύο φωτεινών πηγών. Το λευκό φύλλο χαρτιού μπορεί να αντικατασταθεί από μία θαμπύαλο με ένα διαφανή κυκλίσκο στο κέντρο. Επειδή είναι γνωστό ότι ο φωτισμός που προκαλεί μία πηγή φωτός σε μια επιφάνεια κάθετη προς τις ακτίνες είναι αντιστρόφως ανάλογος προς το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή, όταν οι δύο πηγές φωτίζουν με την ίδια ένταση το πέτασμα (εξαφάνιση της κηλίδας λαδιού), οι φωτιστικές εντάσεις των δύο πηγών είναι αντιστρόφως ανάλογες προς τα τετράγωνα των αντίστοιχων αποστάσεων από το πέτασμα. Εάν παρασταθεί με I η γνωστή φωτιστική ένταση της πηγής Α, με X η ένταση της πηγής Β και με α και β οι αντίστοιχες αποστάσεις από το πέτασμα S, έχουμε την αναλογία
I : X = β2 : α2 από όπου X =
Για τη μέτρηση της φωτεινής ροής που εκπέμπει μια πηγή φωτός χρησιμοποιείται το λουμενόμετρο, που αποτελείται από μία κοίλη σφαίρα βαμμένη λευκή, με ένα μικρό άνοιγμα. Στο κέντρο της σφαίρας τοποθετείται η φωτεινή πηγή L και μεταξύ σφαίρας και ανοίγματος ένα λευκό πλακίδιο. Με αυτές τις συνθήκες δεχόμαστε ότι όλο το φως που εκπέμπει η πηγή L κατευθύνεται προς το άνοιγμα και ότι η ένταση I στο σημείο αυτό είναι ανάλογη προς τη ροή φ που εκπέμπει η πηγή L. Με φ γνωστή, αν την L αντικαταστήσει μια άλλη πηγή, μετρηθεί στο άνοιγμα της σφαίρας ένταση i και δειχτεί με X η ροή που εκπέμπει η νέα φωτεινή πηγή από την αναλογία
φ : X = I : i έχουμε X = 
Οι συσκευές όμως αυτές βασίζονται στην υποκειμενική εκτίμηση του παρατηρητή: από αυτό προκύπτει και η ανάγκη χρησιμοποίησης φωτοηλεκτρικών κυττάρων διαφόρων τύπων. Τα κύτταρα αυτά επιτρέπουν ταχύτερες και ακριβέστερες μετρήσεις από εκείνες που επιτυγχάνονται με τις μεθόδους που αναφέρθηκαν πιο πάνω και που ακόμα σήμερα χρησιμοποιούνται στα εργαστήρια.
φωτογραφικό φωτόμετρο. Όργανο που χρησιμοποιείται στη φωτογραφική μηχανή για τη μέτρηση της φωτεινότητας των αντικειμένων. Με βάση την ευαισθησία του ευπαθούς υλικού του φιλμ, το όργανο αυτό παρέχει ενδείξεις για τον καταλληλότερο χρόνο έκθεσης του αντικειμένου, που επιθυμούμε να φωτογραφίσουμε, σε συνάρτηση με το άνοιγμα του διαφράγματος.
Το φ.φ. παρέχει στοιχεία τόσο για το φως που ανακλούν τα αντικείμενα, και στην περίπτωση αυτή κατευθύνεται από τον φωτογράφο προς το ίδιο το αντικείμενο κατά μήκος της γραμμής μηχανής - αντικειμένου, όσο και για το προσπίπτον φως: στη δεύτερη αυτή περίπτωση το όργανο, προσανατολιζόμενο από το φωτογραφιζόμενο αντικείμενο προς την πηγή φωτός, πρέπει να καλύπτεται μερικώς με ένα κατάλληλο σύστημα. Οι ενδείξεις που παρέχει το φ.φ. είναι πάντως κατά προσέγγιση, αν και σε γενικές γραμμές, ικανοποιητικές.
Το φ.φ., στην πιο συνηθισμένη μορφή του, είναι ένα μικρό κουτί με ένα άνοιγμα, από όπου μπαίνει το φως που προσβάλλει το ευαίσθητο όργανο: το όργανο αυτό μπορεί να αποτελείται είτε από ένα φωτοηλεκτρικό κύτταρο, που εκμεταλλεύεται την ιδιότητα μερικών μετάλλων (π.χ. του σεληνίου) να εκπέμπουν ηλεκτρόνια όταν προσβάλλονται από φωτεινή ροή, είτε από φωτοαγωγό κύτταρο, που βασίζεται στην αλλοίωση της αντίστασης που παρουσιάζουν ορισμένα μέταλλα (π.χ. το θειούχο κάδμιο), όταν προσβάλλονται από φωτεινή ακτινοβολία. Το φ. με φωτοαγωγό κύτταρο είναι πολύ πιο ευαίσθητο από το άλλο και επηρεάζεται ελάχιστα από τις θερμικές μεταβολές: μια μικρή πηγή (στήλη υδραργύρου) παρέχει το ρεύμα που απαιτείται για τη λειτουργία του.
Φωτόμετρο που χρησιμοποιείται στην αστρονομική φωτομετρία.
Ο απλούστερος τύπος φωτόμετρου αποτελείται ουσιαστικά από ένα μικρό πέτασμα (οθόνη), που κινείται κατά μήκος μιας βαθμονομημένης ράβδου. Όταν στο ένα άκρο της ράβδου τοποθετηθεί μια φωτεινή πηγή γνωστής έντασης, είναι δυνατόν να μετρηθεί η άγνωστη ένταση μιας άλλης πηγής, δεδομένου ότι το πέτασμα φωτίζεται εξίσου και από τις δύο πλευρές, όταν τα τετράγωνα των αποστάσεων μεταξύ πετάσματος και φωτεινών πηγών είναι αντιστρόφως ανάλογα προς τις φωτεινές εντάσεις.
* * *η, Νφυσ. μέτρηση σχετικών προς τις ακτινοβολίες μεγεθών, όπως λ.χ. τής έντασης, τής ροής, τής λαμπρότητας κ.ά., με μέτρο το προκαλούμενο από αυτές οπτικό αίσθημα και βάσει ορισμένων συμβατικών παραδοχών.[ΕΤΥΜΟΛ. Αντιδάνεια λ., πρβλ. γαλλ. photometrie < φωτ(ο)-* + -μετρία*. Η λ. μαρτυρείται από το 1882 στο λεξικό τού Ε. Legrand].
Dictionary of Greek. 2013.
