Fotometria

FOTOMETRIA – OPTOELECTRONICA – EFECTO FOTOELECTRICO

1) Fotometría.-

1.1) Definición.-

La Fotometría es la ciencia que se encarga de la medida de la luz, como el brillo percibido por el ojo humano. Es decir, estudia la capacidad que tiene la radiación electromagnética de estimular el sistema visual.

1.2) Fotometría y el ojo.-

El ser humano ojo no es igualmente sensible a todos longitudes de onda de luz visible. La fotometría procura explicar esto cargando la energía medida en cada longitud de onda con un factor que represente cómo es sensible el ojo está en esa longitud de onda. El modelo estandarizado de la respuesta del ojo a la luz en función de la longitud de onda es dado por función de la luminosidad. Observe que el ojo tiene diversas respuestas en función de longitud de onda cuando se adapta a las condiciones ligeras (visión photopic) y condiciones oscuras (visión scotopic). La fotometría se basa típicamente en la respuesta photopic del ojo, y así que las medidas fotométricas pueden no indicar exactamente el brillo percibido de fuentes en condiciones déviles de la iluminación donde no están perceptibles los colores, por ejemplo starlight justo inferior.

1.3) Cantidades fotométricas.-

Muchas diversas unidades de la medida se utilizan para las medidas fotométricas. Pueble preguntan a veces porqué allí necesidad de ser tan muchas diversas unidades, o de pedir las conversiones entre las unidades que no pueden ser convertidas (lúmenes y candelas, por ejemplo). Somos al corriente de la idea que el adjetivo “pesado” puede referir al peso o a la densidad, que son cosas fundamental diversas. Semejantemente, el adjetivo “brillante” puede referir a una fuente de luz que entregue un alto flujo luminoso (medido en lúmenes), o a una fuente de luz que concentra el flujo luminoso que tiene en una viga muy estrecha (candelas), o a una fuente de luz que se considera contra un fondo oscuro. Debido a las maneras de las cuales la luz propaga a través de espacio tridimensional - separándose hacia fuera, que se concentra, reflejando de superficies brillantes o mates - y porque la luz consiste en muchas diversas longitudes de onda, el número de clases fundamental diversas de medida ligera que se puedan hacer sean grandes, y así que es los números de las cantidades y de las unidades que las representan.

1.4) Unidades de la fotometría del SI.-

Cantidad Símbolo Unidad del SI Abbr. Notas

Energía luminosa

Qv lumen en segundo lugar

lm•s las unidades se llaman a veces talbots

Flujo luminoso

F lumen (= Cd•sr)

lm también llamado energía luminosa

Intensidad luminosa

Iv candela (= lm/sr)

Cd Unidad baja del SI

Luminiscencia

Lv candela por metro cuadrado

cd/m2 las unidades se llaman a veces nits

Iluminación

Ev lux (= lm/m2)

lx Utilizado para la luz incidente en una superficie

Emittance luminoso

Mv lux (= lm/m2) lx Utilizado para la luz emitida de una superficie

Eficacia luminosa

lumen por vatio

lm/W cociente del flujo luminoso a flujo radiante; posible máximo es 683.002 lm/W

SI • Fotometría

2) Optoelectrónica.-

2.1) Definición.-

La optoelectrónica es la rama de la electrónica que trata con la luz. Los dispositivos ópticos son aquellos que responden a la radiación de la luz, o que emiten radiación. Estos dispositivos responden a una frecuencia específica de radiación. Básicamente hay tres bandas en el espectro óptico de frecuencias:

• Infrarojo: Esta banda corresponde a las longitudes de onda de la luz que son muy largas para ser vistas por el ojo humano.

• Visible: Corresponde a las longitudes de onda a las cuales responde el ojo humano. Comprende aproximadamente entre los 400nm y 800nm de longitud de onda. En esta banda están comprendidos todos los es que el ojo humano distingue:

• Ultravioleta: Longitudes de onda que son muy cortas para ser vistas por los humanos

El campo de la optoelectrónica se ha convertido en una área de creciente interés en la electrónica; dispositivos tales como LED´s optocopladores y fotodetectores se están construyendo ahora con una mayor capacidad de manejo de corriente. La optoelectrónica ha probado ser de alta efectividad en el campo de las comunicaciones, donde las fibras ópticas pueden manejar frecuencias mayores a las velocidades de conmutación de la electrónica de hoy en día.

2.2) Aplicaciones.-

Los sistemas optoelectrónicos están cada vez más de moda. Hoy en día parece imposible mirar cualquier aparato eléctrico y no ver un panel lleno de luces o de dígitos más o menos espectaculares. Por ejemplo, la mayoría de los walkman disponen de un piloto rojo (LED) que nos avisa, que las pilas se han agotado y que deben cambiarse. Los tubos de rayos catódicos con los que funcionan los osciloscopios analógicos y los televisores, las pantallas de cristal líquido, los modernos sistemas de comunicaciones mediante fibra óptica. Los dispositivos optoelectronicos se denominan opto aisladores o dispositivos de acoplamiento óptico.

3) El Efecto Fotoeléctrico.-

3.1) Antecedentes.-

El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. Un Año después, Hallwachs hizo una importante observación de que la luz ultravioleta al incidir sobre un cuerpo cargado negativamente causaba la perdida su carga, mientras que no afectaba a un cuerpo con carga positiva. Diez años mas tarde, J. Thomson y P. Lenard demostraron independientemente, que la acción de al luz era la causa de al emisión de cargas negativas libres por la superficie del metal. Aunque no hay diferencia con los demás electrones, se acostumbra al denominar fotoelectrones a estas cargas negativas.

Heinrich Hertz establece básicamente que electrones de una superficie metálica pueden escapar de ella si adquieren la energía suficiente suministrada por luz de longitud de onda lo suficientemente corta. Hallwachs y Lenard estudiaron también este efecto años después.

Posteriormente Einstein le dio el significado correcto en 1905, en el que dice que un haz de luz se compone de paquetes de energía llamados cuantos de luz o fotones. Cuando el fotón choca contra un electrón en la superficie de un metal, el fotón l e puede transmitir energía al electrón, con la cual podría este escapar de la superficie del metal.

3.2) Descripción.-

Sea  la energía mínima

...