Advies
Fotometer: Meting van lichtsterkte of hoeveelheid licht
Door te meten met een fotometer kunnen fotometrische grootheden zoals lichtsterkte of lichthoeveelheid met grote nauwkeurigheid worden bepaald. Hoe de analyse met een dergelijk apparaat werkt en waarvoor het kan worden gebruikt, wordt uitgelegd op deze pagina.
Waarvoor worden fotometers gebruikt?
Met een fotometer (alternatieve spelling: fotometer) kunt u de concentratie van verschillende stoffen (bv. chloor, ijzer, fluoride, nikkel, fosfaat, jodium) of ook van enzymen bepalen. Fotometers zijn daarom een integraal onderdeel van veel laboratoria. De meettechniek wordt vaak gebruikt om de kwaliteit van drink- of zwemwater te controleren. Maar fotometers kunnen ook worden gebruikt om het peroxidegetal van olijfolie, het suiker- of zuurgehalte van wijn en de kleur van honing te bepalen. Zij leveren ook waardevolle diensten in de tuinbouw, de commerciële visteelt en de hobby-aquaristiek. Een fotometer werkt zo nauwkeurig dat zelfs enkele milligrammen van de te onderzoeken stof in de testoplossing volstaan om de concentratie betrouwbaar te bepalen.
Hoe werkt het meten met een fotometer?
Een lichtbron in de fotometer genereert, afhankelijk van het meetapparaat, hetzij een licht dat niet door spectraallijnen wordt onderbroken, hetzij een licht dat slechts enkele spectraallijnen bevat. Het is ook mogelijk licht uit te stralen in het UV- of infraroodgebied. De afzonderlijke stralen van het opgewekte licht worden dan met behulp van lenzen samengevoegd tot een bundel. Het licht dat de meetoplossing raakt, wordt beperkt tot een bepaalde golflengte door het gebruik van monochromatoren. Een spectrofotometer gebruikt bijvoorbeeld wit licht dat door een diffractierooster of een prisma tot de gewenste golflengte wordt gereduceerd.
1. Lichtbron / 2 .Monochromator / 3 .Diafragma 3 / 4. Weergave-eenheid / 5. Detector /
6. Cuvette met vloeistof / 7. Opening 2 / 8. Opening 1
Voor een meting moet het geprepareerde licht door een opening op de meetoplossing vallen.
Terwijl het licht door de meetoplossing gaat, wordt de lichtintensiteit verzwakt door de moleculen in de te meten vloeistof.
Met behulp van een sensor kan nu worden bepaald hoeveel het licht is verzwakt door de moleculen die zich in de meetvloeistof bevinden.
De mate van lichtverzwakking dient als maat voor de lichtabsorptie, die uiteindelijk kan worden gebruikt om de concentratie van een stof in de vloeistof te bepalen.
Opbouw van een fotometer
Een fotometer bestaat altijd uit de volgende onderdelen: Lichtbron, optiek, openingen, monochromator, een kamer voor de te meten monsters, detector, versterker en een display voor de weergave van de gemeten waarden. Het door de lichtbron gegenereerde licht wordt door een lens gebundeld en op een monochromator gericht.
Dit kan een prisma of een diffractierooster zijn. In een prisma wordt wit licht verdeeld in de spectrale kleuren rood, oranje, geel, groen, blauw en violet door de verschillende looptijden van de verschillende golven. De regel is dat kortere golven sterker worden gebroken dan langere.
1. Lichtbron / 2. Prisma / 3. Diafragma
Een diffractierooster bestaat uit een plaat waarvan het oppervlak is voorzien van een groot aantal parallelle groeven en die het invallende licht scheidt in zijn spectrale kleuren. Er wordt onderscheid gemaakt tussen transmissieroosters van glas en reflectieroosters van aluminium. Een andere mogelijkheid om monochromatisch licht te produceren is het gebruik van filters. Meestal worden absorptiefilters of interferentiefilters gebruikt.
Bij het uitvoeren van een lichtmeting is een kamer in het meetapparaat nodig waarin het vat (cuvette) met de meetvloeistof zit. In de kamer voor het monster bevindt zich een houder die de cuvette in de juiste positie houdt. Bij de opening waardoor het licht de meetkamer binnenkomt, bevindt zich een opening die bescherming biedt tegen strooilicht. Aan de andere kant bevindt zich de lichtgevoelige detector, die de intensiteit meet van het licht dat door het monster is gegaan. Het optische signaal wordt door de detector omgezet in een elektrisch signaal dat aan het eind kan worden geëvalueerd. In nieuwere fotometrische meetapparaten vindt een omzetting in een digitaal signaal plaats, dat op het display van het apparaat wordt weergegeven.
Waarop moet u letten als u een fotometer koopt?
In de fotometrie bestaat er geen universeel toepasbaar meetinstrument waarmee alle stoffen kunnen worden bepaald. Een apparaat dat de concentratie van nikkel meet, kan in de meeste gevallen alleen nikkel meten en geen andere stoffen. Er bestaan fotometers waarmee verschillende stoffen kunnen worden gemeten, maar die zijn navenant duur. Beslis daarom welke metingen u wilt uitvoeren voordat u koopt. Als het meetapparaat in het veld moet worden gebruikt, zoek dan een robuuste behuizing en eventueel een beschermingsklasse zoals IP67. Ga voor een apparaat met een groot en gemakkelijk af te lezen display. Voor gebruik buitenshuis kan een achtergrondverlichting voor het display nuttig zijn. Voor mobiele meettoestellen is de levensduur van de batterij een niet te onderschatten factor.
Wat is het verschil tussen een doorlopende radiator en een lijnradiator?
Een continuümstraler is een lichtbron die licht uitzendt in een specifiek golflengtegebied. Gebruikelijke continue stralers zijn xenonlampen, halogeenlampen, deuteriumlampen of wolfraamdraadlampen. Een zogenaamde lijnbron daarentegen straalt alleen licht uit in specifieke golflengtegebieden. Vergeleken met continuümstralers hebben zij een hogere intensiteit, maar, zoals gezegd, leveren zij alleen zeer specifieke golfbanden.
Welk materiaal wordt gebruikt voor cuvetten?
Cuvetten zijn vaak gemaakt van kwarts of een speciaal optisch glas. Polyacryl is ook een veel gebruikt materiaal.
Wat is een absorptiefilter?
Een absorptiefilter bestaat uit gekleurd glas dat alleen licht van een bepaalde golflengte doorlaat.