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A radiação óptica pode produzir modificações químicas em certos materiais vivos ou inertes. Esta propriedade é chamada de actinismo e as radiações capazes de causar tais alterações são conhecidas pelo nome de radiações actínicas. A radiação actínica possui a propriedade fundamental de, em nível molecular, um fóton interagir com uma molécula para alterar ou quebrar essa molécula em novas espécies moleculares.

Então, é possível definir grandezas fotoquímicas ou fotobiológicas específicas, em função do efeito da radiação óptica sobre os receptores químicos ou biológicos correspondentes.

No campo da metrologia, a única grandeza fotobiológica formalmente definida para medição no SI é a interação da luz com o olho humano na visão. Uma unidade de base do SI, a candela, foi definida para essa importante grandeza fotobiológica. Várias outras grandezas fotométricas com unidades derivadas da candela também foram definidas (como, por exemplo o lúmen e o lux, veja a tabela 3 no capítulo 2).

1 Espectro de ação actínica

Uma radiação óptica pode ser caracterizada por sua distribuição espectral de potência. Os mecanismos segundo os quais a radiação óptica é absorvida pelo sistema químico ou biológico são, em geral, muito complexos, e variam sempre em função do comprimento de onda (ou da frequência). Para aplicações metrológicas, entretanto, a complexidade dos mecanismos de absorção pode ser ignorada e o efeito actínico é simplesmente caracterizado por um espectro de ação actínica que relaciona a resposta fotoquímica ou fotobiológica à radiação incidente.

Esse espectro de ação actínica descreve a eficácia relativa de uma radiação óptica monocromática de comprimento de ondaλλλλλde produzir uma dada resposta actínica. O espectro é dado em valores relativos, normalizado em 1 para o máximo de eficácia. Geralmente, os espectros de ação actínica são definidos e recomendados pelos organismos internacionais científicos ou de normalização. Para a visão, dois espectros de ação foram definidos pela CIE e aprovados pelo CIPM: V(λλλλλ)para a visão fotópica eV `(λλλλλ)para a visão escotópica. Esses espectros de ação são utilizados nas medições das grandezas fotométricas e fazem parte implícita da definição da unidade SI para a fotometria, a candela. A visão fotópica é detectada pelos cones na retina, que são sensíveis a luminâncias elevadas (L > 10 cd m-2

aproximadamente) e são usados na visão diurna. A visão escotópica é detectada pelos bastonetes na retina, sensíveis a luminâncias fracas (L < 10-3 cd m-2

aproximadamente) usados na visão noturna.

As definições das grandezas e unidades fotométricas foram publicadas no Vocabulário Internacional de Iluminamento, publicação CIE 17.4 (1987) ou no Vocabulário Eletrotécnico internacional, publicação CEI 50, capítulo 845: iluminamento.

Princípios que governam a fotometria, Monografia BIPM, 1983, 32 pp.

No campo entre estes níveis de luminância ambos, cones e bastonetes, são usados e isto é conhecido como visão mesópica.

Outro espectro de ação para outros efeitos actínicos também foram definidos pelo CIE, tais como eritema (coloração avermelhada da pele) devido à ação da radiação ultravioleta. Esses espectros não receberam qualquer status especial no SI.

2. Medição de grandezas fotoquímicas ou fotobiológicas e suas unidades correspondentes

As grandezas fotométricas e as unidades fotométricas atualmente em uso no domínio da visão são bem estabelecidas e amplamente utilizadas há longo tempo. As regras a seguir não são aplicáveis a essas grandezas. Para todas as outras grandezas fotométricas ou fotobiológicas, devem ser aplicadas as regras a seguir para a definição das unidades a serem utilizadas. Uma grandeza fotoquímica ou fotobiológica é definida de maneira puramente física como uma grandeza derivada a partir da grandeza radiométrica correspondente, pela avaliação do efeito da radiação segundo sua ação sobre um receptor seletivo. A sensibilidade espectral desse receptor é definida pelo espectro da ação do efeito fotoquímico ou fotobiológico considerado. A grandeza é dada por uma integral sobre o comprimento de onda da distribuição espectral da grandeza radiométrica considerada, ponderada pelo espectro da ação actínica apropriado. A utilização de uma integral supõe, implicitamente, a aditividade aritmética das grandezas actínicas; na prática, essa lei não é obedecida perfeitamente pelos efeitos actínicos reais. O espectro da ação é uma gradeza relativa; ele é uma grandeza adimensional cuja unidade SI é o número um. A grandeza radiométrica correspondente possui sua própria unidade radiométrica. Assim, seguindo a regra para obtenção da unidade SI de uma grandeza derivada, a unidade da grandeza fotoquímica ou fotobiológica é a unidade radiométrica da grandeza radiométrica correspondente. Quando se dá um resultado numérico, é indispensável especificar se tratamos de uma grandeza radiométrica ou de uma grandeza actínica, pois as unidades são as mesmas. Se, para um efeito actínico, existirem vários espectros de ação, o espectro de ação utilizado para a medição deve ser claramente especificado.

Este método de definir as unidades a serem utilizadas para as grandezas fotoquímicas ou fotobiológicas foi recomendado pelo Comitê Consultivo para Fotometria e Radiometria (CCPR), em sua 9ª reunião, em 1997. Como exemplo, a irradiância efetiva eritemal Eer de uma fonte de radiação ultravioleta é obtida

ponderando-se a irradiância espectral da radiação no comprimento da onda λλλλλ pela eficácia dessa radiação neste comprimento de onda em provocar um eritema e integrado com o conjunto de todos os comprimentos de onda presentes no espectro da fonte. Isto pode ser expresso sob a forma matemática seguinte:

=

e

onde E_λλλλλ é a irradiância espectral no comprimento de onda λ λ λ λ λ ( geralmente expresso nas unidades SI em W m-2 nm-1), e ser(λλλλλ) é o espectro actínico normalizado para 1

em seu máximo valor espectral.

O resultado dessa determinação dá a irradiância eritemal Eer expressa em W m-2

conforme as regras do SI.

er

λλλλλ

er