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A radiação electromagnética/luz - Diversidade de tópicos
A natureza da radiação
Interacção com a matéria (e c/ os tecidos biol., Espectrometria) Interferência, coerência, ...
Óptica geométrica, sistemas ópticos, aberrações...
Fontes de radiação Fotometria/Radiometria Detectores de radiação ...
Electromagnetic Spectrum
Nd:Yag 1064 nm Argon
488-514 nm
Green HeNe 543 nm
CO
210,600 nm
Diode 680 nm ArF
193 nm KrF 248 nm
XeCl 308 nm
XeF 351nm
HeNe 632 nm
Ultraviolet Visible Infrared
750 nm 400 nm
Not to Scale
Figure 2.17 (a) General
block diagram of an optical
instrument. (b) Highest
efficiency is obtained by
using an intense lamp,
lenses to gather and focus
the light on the sample in
the cuvette, and a sensitive
detector. (c) Solid-state
lamps and detectors may
simplify the system.
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Figure 2.18 Spectral characteristics of sources, filters, detectors, and combinations thereof (a) Light sources, Tungsten (W) at 3000 K has a broad spectral output. At 2000 K, output is lower at all wavelengths and peak output shifts to longer wavelengths. Light-emitting diodes yield a narrow spectral output with GaAs in the infrared, GaP in the red, and GaAsP in the green. Monochromatic outputs from common lasers are shown by dashed lines: Ar, 515 nm;
HeNe, 633 nm; ruby, 693 nm; Nd, 1064 nm; CO2 (notshown), 10600 nm. (b) Filters. A Corning 5-65 glass filter passes a blue wavelength band. A Kodak 87 gelatin filter passes infrared and blocks visible wavelengths.
Germanium lenses pass long wavelengths that cannot be passed by glass. Hemoglobin Hb and oxyhemoglobin HbO pass equally at 805 nm and have maximal difference at 660 nm. (c) Detectors. The S4 response is a typical phototube response. The eye has a relatively narrow response, with colors indicated by VBGYOR. CdS plus a filter has a response that closely matches that of the eye. Si p-n junctions are widely used. PbS is a sensitive infrared detector. InSb is useful in far infrared. Note: These are only relative responses. Peak responses of different detectors differ by 107. (d) Combination. Indicated curves from (a), (b), and (c) are multiplied at each wavelength to yield (d), which shows how well source, filter, and detector are matched. (e) Photon energy: If it is less than 1 eV, it is too weak to cause current flow in Si p-n junctions.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
380 400 420 440 460 480 500 520 540 555 570 590 610 630 650 670 690 710 730 750
comprimento de onda (nm) resposta espectral do olho humano normalizada
Curva fotópica
lm.m
-2.sr
-1= cd/m
2L
νLuminância W.m
-2sr
-1L Radiância
lumen/m
2= lux (lx) E
νIluminância Wm
-2E Irradiância
lumen/sr = candela (cd) I
νIntensidade luminosa wsr
-1I Intensidade
radiante
lumen (lm)
φνFluxo luminoso
φwatt
Fluxo radiante
Unidades Símbolo
Quantidade fotométrica Unidades
Símbolo Quantidade
radiométrica
Para 555 nm, 1W=683 lm=683 lx.m2, donde 1 lx*seg = 146.4 nJ/cm2 Grandezas radiométricas e fotométricas
• Questão: Como converter lux em watt?
• Em 1º lugar, Luz é uma medida de iluminância (ou fluxo luminoso por unidade de área) e, portanto a correnpondência é com irradiância (watt por unid. de área).
• A conversão pedida depende da cor. O Lux é uma unidade fotométrica, ou seja inclui a física do olho humano. O nossos olhos são mais sensíveis a certas cores – um watt de luz amarela é absorvido mais eficientemente pelo olho do que 1 watt de luz azul.
• A conversão entre unidades fotométricas e unidades radiométricas é dada pelo seguinte:
• 1 W = 1 lm x 683 x V, onde V é a eficiência luminosa e é função do comprimento de onda
• A curva fotópica é para a visão normal e a estocópica é para olhos ajustados ao escuro Os nossos olhos, em visão diurna são mais eficientes para a luz amarela que é também o principal comprimento de onda emitido pelo sol – evolução a funcionar!
• Relativamente à questão colocada, verificamos que uma iluminância de 1 lux é dada por 0,0029 W de luz