candela por metro cuadrado (cd/m²) es la unidad de luminancia del Sistema Internacional de Unidades. Esta unidad deriva de la candela y el metro cuadrado, las unidades del SI para medir la intensidad lumínica y el área, respectivamente.
Como medida de la luz emitida en un área, esta unidad se utiliza a menudo para especificar el brillo de una pantalla o monitor.
También se conoce a esta unidad con el nombre de nit (nt), que se cree que proviene de la voz latina nitere, ‘brillar’.
Una candela por metro cuadrado equivale a:
- 10−4 stilbs
- π × 10−4 lamberts
- π apostilbs
- 0,292 pies lambert
- π × 103 skots
- π × 107 brils
- 1 nit
coeficiente de utilización (CU) es una medida de la eficiencia de una luminaria en la transferencia de energía lumínica al plano de trabajo en una área determinada.
El CU es la proporción de lumenes que inciden desde una luminaria a un plano de trabajo en relación a los lumenes emitidos por la lámpara sin la luminaria.
El CU (normalmente expresado en porcentaje) es el flujo luminoso recibido sobre un plano de trabajo. Por ejemplo, algo de luz emitida por la luminaria puede salir del plano de trabajo deseado y por tanto se desperdicia. El CU mide la luz aprovechada en el plano deseado como un porcentaje de la luz total emitida por el foco emisor.
fotodetector es un sensor que genera una señal eléctrica dependiente de la luz u otra radiación electromagnética que recibe. Algunos están basados en el efecto fotoeléctrico, otros en el fotovoltaico, otros en el fotoelectroquímico y otros en la fotoconductividad.
Tipos[editar]
Entre otros, incluyen:
- Fotodiodo
- Fotodiodo PIN
- Fotodiodo de avalancha
- Fototransistor
- Fotorresistencia
- Fotocátodo
- Fototubo o fotoválvula
- Fotomultiplicador
- CCD
- Sensor CMOS
- Célula fotoeléctrica
- Célula fotoelectroquímica
Detectores para fibra óptica[editar]
En los sistemas de comunicación por fibra óptica se utilizan fundamentalmente dos tipos de detectores de luz en el extremo receptor. La débil señal óptica que llega al final de la fibra debe se convertida a una señal eléctrica, antes de que continúe su paso por etapas de amplificación, demodulación, demultiplexaje, etc. Un detector de luz es, entonces, el primer elemento de la cadena de dispositivos que propiamente conforman al equipo receptor.
Los dos tipos de detectores que se emplean son, ambos, fotodiodos. De acuerdo con lo dicho, su función es transformar la potencia óptica de entrada a una corriente eléctrica de salida.
Funcionamiento[editar]
Al igual que las fuentes luminosas, los detectores ópticos están fabricados con semiconductores de estado sólido, que sobre la base de la teoría de las uniones P-N generan un flujo de corriente cuando captan un fotón; su grado de respuesta depende de los materiales empleados y de la longitud de onda de trabajo. La explicación de los principios físicos bajo los cuales funcionan los fotodiodos es un análisis amplio en electrónica por lo que nos limitaremos simplemente a mencionar algunos aspectos relacionados con dichos detectores ópticos.
Entre otros parámetros de operación, es deseable que los fotodiodos sean altamente eficientes, que tengan un bajo nivel de ruido, un amplio ancho de banda (es decir, que respondan de manera uniforme y rápida en todas las longitudes de onda de la señal), que sean poco sensibles a las variaciones de temperatura, baratos, pequeños, etc.
La eficiencia de un fotodiodo está relacionada con su responsividad, es decir, la cantidad de electrones que es capaz de generar en relación con los fotones recibidos. Dicho de otra forma, es la corriente eléctrica que entrega a la salida en relación con la potencia óptica de entrada.
Tipos[editar]
Los tipos de fotodiodos que se emplean son el fotodetector PIN y el fotodiodo de avalancha (APD). La responsividad de un fotodiodo de avalancha es mayor que la de un fotodector PIN. Sin embargo, el primero es más sensible a los cambios de temperatura y más caro que el segundo. El detector PIN se usa más comúnmente en enlaces de corta distancia y el APD es muy útil en transmisiones de larga distancia, donde la señal óptica de llegada es muy débil y se requiere alta responsividad. Por lo que se refiere a la velocidad de respuesta, ambos fotodiodos pueden trabajar actualmente a velocidades muy altas de transmisión digital.
La espectrofotometría1 es un método científico utilizado para medir cuánta luz absorbe una sustancia química, midiendo la intensidad de la luz cuando un haz luminoso pasa a través de la solución muestra, basándose en la Ley de Beer-Lambert. Esta medición también puede usarse para medir la cantidad de un producto químico conocido en una sustancia.
Principios[editar]
En la espectrofotometría se aprovecha la absorción de radiación electromagnética en la zona del ultravioleta y visible del espectro. La muestra absorbe parte de la radiación incidente en este espectro y promueve la transición del analito hacia un estado excitado, transmitiendo un haz de menor energía radiante. En esta técnica se mide la cantidad de luz absorbida como función de la longitud de onda utilizada. La absorción de las radiaciones ultravioletas, visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas, y es característica de cada sustancia química.
La espectrofotometría ultravioleta-visible utiliza haces de radiación del espectro electromagnético, en el rango UV de 180 a 380 nm, y en el de la luz visible de 380 a 780 nm, por lo que es de gran utilidad para caracterizar los materiales en la región ultravioleta y visible del espectro.
Ley de Lambert[editar]
La ley de Lambert trata sobre la iluminancia de una superficie situada a una cierta distancia de una fuente de luz. Determina que la iluminación producida por una fuente luminosa sobre una superficie es directamente proporcional a la intensidad de la fuente y al coseno del si ángulo que forma la normal a la superficie con la dirección de los rayos de luz y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a dicha fuente.
Ley de Lambert-Beer[editar]
La ley de Lambert-Beer afirma que la cantidad de luz absorbida por un cuerpo depende de la concentración en la solución.
Por ejemplo, en un vaso de vidrio tenemos agua con azúcar disuelta y en otro vaso tenemos la misma cantidad de agua pero con mayor cantidad de azúcar en solución. El detector es una celda fotoeléctrica, y lo que se mide es la concentración de la solución de azúcar.
Según la ley de Beer, si hiciéramos que un rayo de luz atravesara el primer vaso, la cantidad de luz que saldría del otro lado sería mayor que si repitiéramos esto en el segundo, ya que en este último las ondas electromagnéticas chocan contra un mayor número de átomos o/y moléculas y son absorbidos por estos.2
Ley de Bouguer-Beer-Lambert[editar]
Una ley muy importante es la de Bouguer-Beer-Lambert (también conocida como ley de Lambert Bouguer y Beer), la cual es solo una combinación de las citadas anteriormente.
Transmitancia y absorción de las radiaciones[editar]
Por las leyes mencionadas anteriormente, al hacer pasar una cantidad de fotones o de radiaciones hay una pérdida que se expresa con la ecuación:
It/Io=T-kdc''
donde It es la intensidad de luz que sale de la cubeta y que va a llegar a la celda fotoeléctrica (llamada radiación o intensidad transmitida); Io es la intensidad con la que sale al atravesar la celda (radiación intensidad incidente), y la relación entre ambas (T) es la transmitancia.
En el exponente, el signo negativo se debe a que la energía radiante decrece a medida que el recorrido aumenta. El superíndice k es la capacidad de la muestra para la captación del haz del campo electromagnético, d es la longitud de la cubeta de espectrofotometría que recorre la radiación, y c es la concentración del soluto en la muestra ya ubicada en la cubeta.
La ecuación simplificada de la ley de Lambert-Beer
A = ε.d.c
comprende la mínima ecuación que relaciona la concentración (c), la absorbancia de la muestra (A), el espesor recorrido por la radiación (d) y el factor de calibración (ε). El factor de calibración relaciona la concentración y la absorbancia de los estándares.
La absorción (o absorbancia) es igual a A, que es el logaritmo recíproco de la transmitancia:3
A= log 1/T
también se puede presentar como porcentaje:
A=2 -log T
Las ecuaciones mencionadas de las leyes son válidas solo y solo si:3
- la radiación incidente es monocromática;
- las especies actúan independientemente unas de otras durante la absorción;
- la absorción ocurre en un volumen de sección trasversal uniforme.
Aplicaciones[editar]
Las aplicaciones principales son:
- determinar la cantidad de concentración en una solución de algún compuesto utilizando las fórmulas ya mencionadas;
- ayudar en la determinación de estructuras moleculares;
- la identificación de unidades estructurales específicas, ya que estas tienen distintos tipos de absorbancia (grupos funcionales o isomerías);
- determinar constantes de disociación de indicadores ácido-base.
Tipos de espectrofotometría[editar]
- Espectrofotometría de absorción molecular VIS-UV. 13,
- Espectrofotometría de absorción molecular IR.15.
- Espectrofotometría de absorción y emisión atómica.
- Espectrofotometría con atomizadores electrotérmicos.
- Espectrofotometría de emisión con plasma.
- Espectrofotometría de fluorescencia molecular.
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