यूवी और प्रकाश के लिए रेडियोमेट्री कैलकुलेटर

दोनों इकाइयाँ एक ही राशि का वर्णन करती हैं — विकिरण तीव्रता E (शक्ति प्रति क्षेत्रफल)। चूँकि 1 m² = 10,000 cm² और 1 W = 1000 mW है:

सूत्र: 1 W/m² = 0.1 mW/cm² · 1 mW/cm² = 10 W/m²

उदाहरण: एक यूवी विकिरणमापी (रेडियोमीटर) 50 mW/cm² दर्शाता है — यह 500 W/m² के बराबर है।

विकिरण उद्भासन H (विकिरण मात्रा) प्रति क्षेत्रफल ऊर्जा है। रूपांतरण गुणांक वही है जो विकिरण तीव्रता के लिए है:

सूत्र: 1 J/m² = 0.1 mJ/cm² · 1 mJ/cm² = 10 J/m²

उदाहरण: 400 J/m² की आवश्यक विसंक्रमण विकिरण मात्रा 40 mJ/cm² के बराबर होती है।

स्थिर विकिरण तीव्रता पर विकिरण मात्रा समय के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है — यही हर यूवी प्रक्रिया डिज़ाइन (क्योरिंग, विसंक्रमण, जीर्णन परीक्षण) का आधार है:

सूत्र: H = E · t · [mJ/cm²] = [mW/cm²] · [s]

उदाहरण: 20 s के लिए 50 mW/cm² से 1000 mJ/cm² = 1 J/cm² प्राप्त होता है।

विकिरण मात्रा सूत्र का व्युत्क्रम: आवश्यक विकिरण मात्रा प्राप्त करने के लिए कितने समय तक विकिरणन करना चाहिए?

सूत्र: t = H / E

उदाहरण: 50 mW/cm² पर 1000 mJ/cm² के लिए 20 s लगते हैं; केवल 10 mW/cm² पर इसमें पहले ही 100 s (1:40 min) लग जाते हैं।

एक एकल फोटॉन की ऊर्जा प्लांक स्थिरांक h और प्रकाश की गति c से प्राप्त होती है। तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होता है, फोटॉन उतना ही अधिक ऊर्जावान होता है — इसीलिए यूवी विकिरण दृश्य प्रकाश की तुलना में रासायनिक रूप से अधिक आक्रामक होता है।

सूत्र: E = h·c / λ · E[eV] ≈ 1239.842 / λ[nm]

उदाहरण: एक 365 nm फोटॉन (UV-A) में 5.44·10⁻¹⁹ J = 3.40 eV ऊर्जा होती है।

विकिरण शक्ति को एक फोटॉन की ऊर्जा से विभाजित करने पर स्रोत द्वारा प्रति सेकंड उत्सर्जित फोटॉनों की संख्या प्राप्त होती है:

सूत्र: N = P / E_Photon = P·λ / (h·c)

उदाहरण: 365 nm पर 1000 mW, 1.84·10¹⁸ photons/s ≈ 3.05 µmol/s के तुल्य है।

प्रकाश-संश्लेषी फोटॉन फ्लक्स घनत्व (PPFD) 400 से 700 nm के बीच प्रति वर्ग मीटर प्रति सेकंड टकराने वाले फोटॉनों की गणना करता है। इसे वर्णक्रमीय विकिरण तीव्रता E(λ) से समाकलन द्वारा परिकलित किया जाता है (आपके प्रतिदर्शों पर ट्रैपिज़ॉइडल नियम; 400–700 nm के बाहर के मान अनदेखा किए जाते हैं):

सूत्र: PPFD = ∫ E(λ)·λ dλ / (h·c·N_A)

उदाहरण: 400–700 nm पर 1 W/(m²·nm) का एक समतल स्पेक्ट्रम (300 W/m² PAR) ≈ 1379 µmol/(m²·s) देता है।

प्रकाशिक घनत्व (अवशोषण) पारगमन का ऋणात्मक दशमिक लघुगणक है। प्रत्येक OD चरण का अर्थ है प्रकाश में 10 गुना कमी:

सूत्र: OD = −log₁₀(T) · T भिन्न के रूप में (10 % = 0.1)

उदाहरण: 10 % पारगमन → OD 1; 1 % → OD 2; 0.1 % → OD 3.

विलोम: प्रकाशिक घनत्व से किसी फिल्टर या नमूने से गुजरने वाले प्रकाश का अंश ज्ञात होता है:

सूत्र: T = 10^(−OD) · 100 %

उदाहरण: 365 nm पर OD 4 वाला यूवी सुरक्षा चश्मा विकिरण का केवल 0.01 % ही पारगमित करता है।

जब प्रकाश कई फ़िल्टरों, विंडो या लेंसों से गुज़रता है, तो पारगमन गुणित होते हैं — प्रकाशीय घनत्व जुड़ते हैं:

सूत्र: T_ges = T₁ · T₂ · … · T_n · OD_ges = OD₁ + OD₂ + …

उदाहरण: प्रत्येक 90 % पर दो विंडो और 50 % पर एक फ़िल्टर से कुल पारगमन 0.9·0.9·0.5 = 40.5 % मिलता है।

प्रकाशमितीय सीमा दूरी वह न्यूनतम दूरी है जिसके परे एक विस्तारित लैंप को बिंदु स्रोत माना जा सकता है — केवल तभी व्युत्क्रम-वर्ग नियम (नीचे दिया गया कार्ड) लागू होता है। प्रकाश एवं यूवी मापन में एक सामान्य नियम के रूप में (देखें DIN 5032-1) सबसे बड़े प्रदीप्त आयाम का 10 गुना उपयोग किया जाता है; इस स्थिति में बिंदु-स्रोत सन्निकटन की त्रुटि लगभग 1 % से कम रहती है। सामान्य मापों के लिए अक्सर 5 गुना ही पर्याप्त होता है (कुछ प्रतिशत की त्रुटि के साथ)।

सूत्र: d ≥ 10 · D

उदाहरण: 200 mm विकर्ण वाला एक LED पैनल प्रकाशमितीय रूप से बिंदु-सदृश केवल d = 2000 mm = 2 m से आगे ही होता है।

एक (लगभग) बिंदु-सदृश स्रोत के लिए विकिरण तीव्रता दूरी के वर्ग के साथ घटती है। यह सन्निकटन सुदूर क्षेत्र में लागू होता है — प्रकाशमितीय सीमा दूरी से परे (ऊपर दिया गया कार्ड देखें); क्षेत्रीय उत्सर्जकों के निकट E अधिक धीरे-धीरे घटता है।

सूत्र: E₂ = E₁ · (d₁ / d₂)²

उदाहरण: 100 mm पर 100 mW/cm² का मान 200 mm पर 25 mW/cm² हो जाता है (दोगुनी दूरी → एक-चौथाई)।

1 W/m² 0.1 mW/cm² के बराबर होता है, क्योंकि 1 m² = 10,000 cm² और 1 W = 1000 mW होता है। इस प्रकार 500 W/m² की रीडिंग 50 mW/cm² के अनुरूप होती है। ऊपर दिया गया कनवर्टर दोनों दिशाओं में कार्य करता है — विकिरण मात्रा (J/m² ↔ mJ/cm²) पर भी वही गुणांक लागू होता है।

विकिरण मात्रा (विकिरण उद्भासन) विकिरण तीव्रता और उद्भासन समय का गुणनफल होती है: H = E · t। 50 mW/cm² पर 20 s के लिए 1000 mJ/cm² = 1 J/cm² प्राप्त होता है। इसके विपरीत, लक्ष्य विकिरण मात्रा के लिए आवश्यक उद्भासन समय t = H / E से प्राप्त होता है।

विकिरण तीव्रता W/m² में एक ऊर्जावान राशि है; PPFD 400 से 700 nm तक के फोटॉनों की गणना µmol/(m²·s) में करता है। इनके बीच रूपांतरण के लिए स्पेक्ट्रम की आवश्यकता होती है, क्योंकि फोटॉन की ऊर्जा उसकी तरंगदैर्घ्य पर निर्भर करती है — इसके लिए PPFD कैलकुलेटर आपके वर्णक्रमीय डेटा का समाकलन करता है।

प्रकाशमितीय सीमा दूरी से अधिक — अंगूठे के नियम के अनुसार लैंप के सबसे बड़े प्रकाशीय आयाम का दस गुना। केवल वहीं स्रोत को बिंदु-सदृश माना जा सकता है; बिंदु-स्रोत सन्निकटन की त्रुटि तब लगभग 1% से कम रहती है।