Natężenie światła - Luminous intensity
natężenie światła | |
---|---|
Wspólne symbole |
ja v |
Jednostka SI | kandela |
Inne jednostki |
|
W jednostkach podstawowych SI | Płyta CD |
Wymiar | J |
W fotometrii , natężenie światła jest miarą długości fali ważony mocy emitowanej przez źródło światła w danym kierunku w jednostce kąta w oparciu o funkcję jasności , standardowego wzoru czułości oka ludzkiego . SI jednostki światłości jest kandela (CD) dana stacja bazowa SI .
Fotometria zajmuje się pomiarem światła widzialnego postrzeganego przez ludzkie oczy. Ludzkie oko widzi tylko światło w zakresie widzialnym i ma różną czułość na światło o różnych długościach fal w widmie. Przystosowane do jasnych warunków ( widzenie fotopowe ) oko jest najbardziej wrażliwe na zielonkawo-żółte światło przy 555 nm. Światło o tym samym natężeniu promieniowania przy innych długościach fal ma niższą intensywność światła. Krzywa mierząca reakcję ludzkiego oka na światło jest zdefiniowanym standardem, znanym jako funkcja jasności . Ta krzywa, oznaczona jako V (λ) lub , jest oparta na średniej z bardzo różniących się danych eksperymentalnych uzyskanych od naukowców stosujących różne techniki pomiarowe. Na przykład zmierzone reakcje oka na światło fioletowe różniły się dziesięciokrotnie.
Związek z innymi środkami
Natężenia światła nie należy mylić z inną jednostką fotometryczną, strumieniem świetlnym , który jest całkowitą odbieraną mocą emitowaną we wszystkich kierunkach. Natężenie światła to postrzegana moc na jednostkę kąta bryłowego . Jeśli lampa ma 1 lumenową żarówkę, a optyka lampy jest ustawiona tak, aby równomiernie skupiać światło w 1 steradianowej wiązce, wówczas wiązka miałaby światłość 1 kandeli. Gdyby optyka została zmieniona, aby skoncentrować wiązkę na 1/2 steradianu, to źródło miałoby natężenie światła 2 kandeli. Powstała wiązka jest węższa i jaśniejsza, choć jej strumień świetlny pozostaje niezmieniony.
Natężenie światła również nie jest tym samym co natężenie promieniowania , odpowiadająca obiektywna wielkość fizyczna stosowana w naukach pomiarowych radiometrii .
Jednostki
Podobnie jak inne jednostki podstawowe SI, kandela ma definicję operacyjną — jest zdefiniowana przez opis procesu fizycznego, który wytworzy jedną kandelę o natężeniu światła. Z definicji, jeśli zbuduje się źródło światła, które emituje monochromatyczne zielone światło o częstotliwości 540 THz i które ma natężenie promieniowania 1/683 watów na steradian w danym kierunku, to źródło światła będzie emitować jedną kandelę w określonym kierunku .
Częstotliwość światła użyta w definicji odpowiada długości fali w próżni 555 nm, która jest bliska szczytowej odpowiedzi oka na światło. Gdyby źródło emitowało równomiernie we wszystkich kierunkach, całkowity strumień promieniowania wynosiłby około 18,40 mW, ponieważ w sferze znajdują się 4π steradyny. Typowa świeca wytwarza z grubsza jedną kandelę natężenia światła.
Przed zdefiniowaniem kandeli w różnych krajach stosowano różne jednostki natężenia światła. Opierały się one zazwyczaj na jasności płomienia „standardowej świecy” o określonym składzie lub jasności żarzącego się żarnika o określonej konstrukcji. Jednym z najbardziej znanych standardów był angielski standard: candlepower . Moc świecy to światło wytwarzane przez czystą świecę spermaceti ważącą jedną szóstą funta i palącą się z szybkością 120 ziaren na godzinę. Niemcy, Austria i Skandynawia używały Hefnerkerze , jednostki opartej na mocy lampy Hefner . W 1881 r. Jules Violle zaproponował Violle jako jednostkę natężenia światła i była godna uwagi jako pierwsza jednostka natężenia światła, która nie zależała od właściwości konkretnej lampy. Wszystkie te jednostki zostały zastąpione definicją kandeli.
Stosowanie
Natężenie światła dla światła monochromatycznego o określonej długości fali λ wyrażone jest wzorem
gdzie
- I v to natężenie światła w kandelach (cd),
- I e to intensywność promieniowania w watach na steradian (W/sr),
- to standardowa funkcja jasności .
Jeśli występuje więcej niż jedna długość fali (co zwykle ma miejsce), należy zsumować lub zintegrować widmo obecnych długości fal, aby uzyskać natężenie światła:
Zobacz też
Bibliografia
- ^ „Definicje jednostek bazowych: Candela” . Odniesienie NIST do stałych, jednostek i niepewności . Pobrano 8 lutego 2008 .
- ^ „Jednostka Hefnera lub świeca Hefnera” . Rozmiary.pl . 30 maja 2007r . Źródło 25 luty 2009 .
Dane krzywej
Ilość | Jednostka | Wymiar | Uwagi | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nazwa | Symbol | Nazwa | Symbol | Symbol | ||||
Energia świetlna | Q v | lumen sekund | lm s | T J | Lumen sekund jest czasami nazywany talbotem . | |||
Strumień świetlny , moc świetlna | Φ v | lumen (= candela steradian ) | lm (= cd⋅sr) | J | Energia świetlna na jednostkę czasu | |||
Natężenie światła | ja v | kandela (= lumen na steradian) | cd (= lm/sr) | J | Strumień świetlny na jednostkę kąta bryłowego | |||
Luminancja | L v | kandela na metr kwadratowy | cd/m 2 (= lm/(sr⋅m 2 )) | L -2 J | Strumień świetlny na jednostkę kąta bryłowego na jednostkę rzutowanego obszaru źródła. Kandela na metr kwadratowy jest czasami nazywana nitką . | |||
Oświetlenie | E v | luks (= lumen na metr kwadratowy) | lx (= lm/m 2 ) | L -2 J | Strumień świetlny padający na powierzchnię | |||
Emisja świetlna , emitancja świetlna | M v | lumenów na metr kwadratowy | lm/m 2 | L -2 J | Strumień świetlny emitowany z powierzchni | |||
Ekspozycja świetlna | H v | luks sekunda | lx⋅s | L -2 T J | Oświetlenie zintegrowane w czasie | |||
Gęstość energii świetlnej | ω v | lumen sekund na metr sześcienny | lm⋅s/m 3 | L -3 T J | ||||
Skuteczność świetlna (promieniowania) | K | lumen na wat | lm/ W | M -1 L -2 T 3 J | Stosunek strumienia świetlnego do strumienia promieniowania | |||
Skuteczność świetlna (źródła) | η | lumen na wat | lm/ W | M -1 L -2 T 3 J | Stosunek strumienia świetlnego do poboru mocy | |||
Skuteczność świetlna , współczynnik świetlny | V | 1 | Skuteczność świetlna znormalizowana przez maksymalną możliwą skuteczność | |||||
Zobacz też: SI · Fotometria · Radiometria |