Кандела

Кандела
Фотопикс (черный) и скопопический ( зеленый) функции светимости. Фотоснимок включает в себя стандарт CIE 1931 года (сплошной), модифицированные данные Джадда – Вос 1978 года (штриховые) и данные Sharpe, Stockman, Jagla Jägle 2005 (пунктирные). По горизонтальной оси отложена длина волны в нм.
Общая информация
Система единиц	Базовая единица СИ
Единица измерения	Сила света
Символ	кд
Преобразования
1 кд в...	... равно...
международных свечей	≈ 1.02 cp
Хефнер Керце	≈ 1.11 HK

кандела (или ; символ: cd ) - это базовая единица силы света в Международной системе единиц (СИ); то есть сила света на единицу телесного угла, излучаемая точечным источником света в конкретном направлении. Сила света аналогична интенсивности излучения, но вместо простого суммирования вкладов каждой длины волны света в спектр источника, вклад каждой длины волны взвешен стандартной функцией светимости (модель чувствительности человеческого глаза к разным длинам волн). Обычная восковая свеча излучает свет с силой света примерно в одну канделу. Если излучение в некоторых направлениях блокируется непрозрачным барьером, излучение все равно будет составлять примерно одну канделу в незатененных направлениях.

Слово кандела на латинском означает свеча. Старое название «свеча» все еще иногда используется, как в фут-свеча и в современном определении Candlepower.

Содержание

• 1 Определение
• 2 Пояснение
  • 2.1 Примеры
• 3 История
• Фотометрические световые единицы в 4 СИ
  • 4.1 Взаимосвязь между силой света, световым потоком и освещенностью
• 5 См. Также
• 6 Ссылки

Определение

26-я Генеральная конференция мер и весов (CGPM) пересмотрела определение канделы в 2018 году. Новое определение, вступившее в силу 20 мая 2019 года, гласит:

Кандела [...] определяется путем принятия фиксированное числовое значение световой отдачи монохроматического излучения частотой 540 × 10 Гц, K cd, равное 683 при выражении в единицах лм Вт, что равно кд sr W, или кд sr кг мс, где килограмм, метр и секунда определены в терминах h, c и ΔνCs.

Пояснение

Выбранная частота находится в видимом спектре около зеленого, что соответствует длина волны около 555 нм. человеческий глаз, когда адаптирован для ярких условий, наиболее чувствителен вблизи этой частоты. В этих условиях фотопическое зрение доминирует над зрительным восприятием наших глаз над скотопическим зрением. На других частотах, в соответствии с частотной характеристикой человеческого глаза, требуется более высокая интенсивность излучения для достижения той же силы света. Сила света для света определенной длины волны λ определяется выражением

$I\; v\; (\lambda )\; =\; 683,002\; лм\; /\; Вт\; \cdot \; y\; ¯\; (\lambda )\; \cdot \; I\; e\; (\lambda ),\; \{\backslash \; displaystyle\; I\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{v\}\}\; (\backslash \; lambda)\; =\; 683.002\; \backslash \; \backslash \; mathrm\; \{lm\; /\; W\}\; \backslash \; cdot\; \{\backslash \; overline\; \{y\}\}\; (\backslash \; lambda)\; \backslash \; cdot\; I\; \_\; \{\backslash \; mathrm\; \{e\}\}\; (\backslash \; lambda),\}$

где I v (λ) - сила света, I e (λ) - сила излучения и $y\; ¯\; (\lambda )\; \{\; \backslash \; displaystyle\; \backslash \; textstyle\; \{\backslash \; overline\; \{y\}\}\; (\backslash \; lambda)\}$- это photopic функция яркости. Если присутствует более одной длины волны (как это обычно бывает), необходимо интегрировать по спектру длин волн, чтобы получить общую силу света.

Примеры

• Обычная свеча излучает свет с силой света примерно 1 кд.
• Компактная люминесцентная лампа мощностью 25 Вт дает около 1700 люмен ; если этот свет излучается одинаково во всех направлениях (то есть более 4π стерадианов ), он будет иметь интенсивность $IV\; =\; 1700\; лм\; 4\; \pi \; sr\; \approx \; 135\; лм\; /\; ср\; =\; 135\; кд\; \{\backslash \; displaystyle\; I\_\; \{\backslash \; text\; \{V\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{1700\; \backslash \; \{\backslash \; text\; \{lm\}\}\}\; \{4\; \backslash \; pi\; \backslash \; \{\backslash \; text\; \{sr\}\}\}\}\; \backslash \; приблизительно\; 135\; \backslash \; \{\backslash \; text\; \{lm\; /\; sr\}\}\; =\; 135\; \backslash \; \{\backslash \; text\; \{cd\}\}\}$.
• Сфокусированная в луч 20 °, та же самая лампочка будет иметь интенсивность около 18 000 кд внутри луча.

История

До 1948 года в ряде стран использовались различные стандарты силы света. Обычно они основывались на яркости пламени «стандартной свечи» определенного состава или яркости нити накаливания определенной конструкции. Одним из самых известных из них был английский эталон силы свечей. Мощность одной свечи представляла собой свет, производимый чистой свечой спермацетом весом одну шестую фунта и скоростью горения 120 гран в час. Германия, Австрия и Скандинавия использовали Hefnerkerze, блок, основанный на выходной мощности лампы Hefner.

. Стало ясно, что нужен более точный блок. Жюль Виоль предложил стандарт, основанный на свете, излучаемом 1 см платины при ее температуре плавления (или точке замерзания), назвав его Виоллем. Интенсивность света была обусловлена ​​эффектом излучателя Планка (черного тела ) и, таким образом, не зависела от конструкции устройства. Это облегчило любому измерить эталон, поскольку платина высокой чистоты была широко доступна и легко приготовлена.

Международная комиссия по освещению (Международная комиссия по освещению) и CIPM предложили «новую свечу», основанную на этой базовой концепции. Однако значение новой единицы было выбрано, чтобы сделать ее похожей на более раннюю единицу мощности свечи путем деления Violle на 60. Решение было обнародовано CIPM в 1946 году:

Значение новой свечи такова, что яркость всего радиатора при температуре затвердевания платины составляет 60 новых свечей на квадратный сантиметр.

Затем он был ратифицирован в 1948 году 9-й ГКГВ, которая приняла новое имя для этого устройства, кандела. В 1967 году 13-я CGPM удалила термин «новая свеча» и представила измененную версию определения канделы, указав атмосферное давление, прикладываемое к замерзающей платине:

Кандела - это сила света в перпендикулярном направлении поверхности 1/600 000 квадратных метров черного тела при температуре замерзания платины под давлением 101 325 ньютонов на квадратный метр.

В 1979 году из-за трудностей в реализации радиатора Planck при высоких температурах и новых возможностей предложенный радиометрией, 16-я CGPM приняла новое определение канделы:

Кандела - это сила света в заданном направлении источника, излучающего монохроматическое излучение с частотой 540 × 10 герц и который имеет интенсивность излучения в этом направлении 1/683 ватт на стерадиан.

. В определении описывается, как создать источник света, который ( по определению) излучает одну канделу, но не определяет функцию яркости для взвешивание излучения на других частотах. Такой источник затем можно было бы использовать для калибровки инструментов, предназначенных для измерения силы света, относительно заданной функции светимости. В приложении к брошюре SI поясняется, что функция яркости не определяется однозначно, но должна быть выбрана для полного определения канделы.

Произвольный (1/683) термин был выбран так, чтобы новое определение точно соответствовало старому определению. Хотя кандела теперь определяется в терминах секунды (базовая единица СИ) и ватта (производная единица СИ), кандела по определению остается базовой единицей системы СИ.

26-я сессия CGPM утвердила современное определение канделы в 2018 году как часть переопределения 2019 базовых единиц СИ, которое переопределило базовые единицы СИ с точки зрения фундаментальных физических констант.

Фотометрические световые единицы СИ

Взаимосвязь между силой света, световым потоком и освещенностью

Если источник излучает известную силу света I v (в канделах) в четко очерченном конусе полный световой поток Φvв люмен определяется как

Φv= I v 2π [1 - cos (A / 2)],

где A - угол излучения лампы - полный угол при вершине конуса излучения. Например, лампа, излучающая 590 кд при угле излучения 40 °, излучает около 224 люмен. См. MR16 для углов излучения некоторых обычных ламп.

Если источник излучает свет равномерно во всех направлениях, поток можно найти, умножив интенсивность на 4π: однородный источник в 1 канделу излучает 12,6 люмен.

Для целей измерения освещенности кандела не является практической единицей измерения, поскольку она применяется только к идеализированным точечным источникам света, каждый из которых приближается к источнику, малому по сравнению с расстоянием, на котором измеряется его световое излучение, а также при условии, что это делается при отсутствии других источников света. Что непосредственно измеряется люксметром, так это падающим светом на датчик конечной площади, то есть освещенностью в лм / м (люкс). Однако, если проектировать освещение от многих точечных источников света, таких как электрические лампочки, с известной приблизительной равномерной во всех направлениях интенсивностью, причем вклады в освещенность от некогерентного света являются аддитивными, это математически оценивается следующим образом. Если ri- это положение i-го источника однородной интенсивности I i, а â - это единичный вектор , нормальный к освещенной непрозрачной области элемента dA измеряется и при условии, что все источники света лежат в одном и том же полупространстве, разделенном плоскостью этой области,

$освещенность\; в\; точке\; r\; на\; d\; A,\; E\; v\; (r)\; =\; \sum \; i\; |\; а\; ^\; \cdot \; (г\; -\; г\; я)\; |\; |\; г\; -\; г\; я\; |\; 3\; я\; я.\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; text\; \{освещенность\; в\; точке\}\}\; \backslash \; mathbf\; \{r\}\; \{\backslash \; text\; \{on\}\}\; dA\; \{\backslash \; text\; \{,\}\}\; E\_\; \{v\}\; (\backslash \; mathbf\; \{r\})\; =\; \backslash \; sum\; \_\; \{i\}\; \{\{\backslash \; frac\; \{|\; \backslash \; mathbf\; \{\backslash \; hat\; \{a\}\}\; \backslash \; cdot\; (\backslash \; mathbf\; \{r\}\; -\; \backslash \; mathbf\; \{r\}\; \_\; \{i\})\; |\}\; \{|\; \backslash \; mathbf\; \{r\}\; -\; \backslash \; mathbf\; \{r\}\; \_\; \{i\}\; |\; ^\; \{3\}\}\}\; I\_\; \{i\}\}.\}$

В случае одиночного точечного источника света с интенсивностью I v на расстоянии r и при нормальном падении это уменьшает к

$E\; v\; (r)\; =\; I\; vr\; 2.\; \{\backslash \; displaystyle\; E\_\; \{v\}\; (r)\; =\; \{\backslash \; frac\; \{I\_\; \{v\}\}\; \{r\; ^\; \{2\}\}\}.\}$

См. также

Найдите кандела в Викисловаре, бесплатный словарь.

Ссылки