Kakšna je enota za merjenje intenzitete svetlobe? Kakšna je intenzivnost svetlobe, izmerjena v?

Danes bomo govorili o enoti merjenja intenzitete svetlobe. Ta članek bo bralcem razkril lastnosti fotonov, ki bodo pomagali ugotoviti, zakaj je svetloba drugačne svetlosti.

Delec ali val?

Na začetku dvajsetega stoletja so znanstveniki zmedli obnašanje svetlobnih kvantnih fotonov. Na eni strani sta interferenca in difrakcija govorili o njihovem bistvu valovanja. Zato je svetloba značilnost takih lastnosti, kot sta frekvenca, valovna dolžina in amplituda. Po drugi strani, Lebedev poskusi prepričali znanstveno skupnost, da fotoni prenašajo zagon na površine. Bilo bi nemogoče, nimajo delcev mase. Tako so morali fiziki priznati: elektromagnetno sevanje je val in materialni predmet.

Energija fotona

Kot je dokazal Einstein, je masa energija. Ta dejstvo dokazuje našo osrednjo zvezdo, Sonce. Termonuklearna reakcija pretvori maso visoko stisnjenega plina v čisto energijo. Ampak kako ugotoviti moč oddane sevanje? Zakaj je zjutraj na primer sončna svetloba intenzivnejša kot v poldnevnem času? Značilnosti, opisane v prejšnjem poglavju, so medsebojno povezane s konkretnimi razmerji. In vsi kažejo na energijo, ki jo prenaša elektromagnetno sevanje. Ta vrednost se spremeni na večjo stran, če:

• zmanjšanje valovne dolžine;
• povečanje frekvence.

Kakšna je energija elektromagnetnega sevanja?

1. Če je ovira trdna, potem ga večinoma ogreje. Naslednje možnosti so možne: foton spreminja smer gibanja, stimulira kemično reakcijo ali povzroči en elektron zapustil svojo tirnico in gredo v drugo stanje (fotoelektrično učinek).
2. Če je ovira edina molekula, na primer iz raztopljenega oblaka plina v odprtem prostoru, potem foton povzroči, da vse njene povezave močneje nihajo.
3. Če je ovira masivno telo (npr. Zvezda ali celo galaksija), svetloba izkrivlja in spreminja smer gibanja. Ta učinek temelji na sposobnosti "pogleda" v daleč preteklost kozmosa.

Znanost in človeštvo

Znanstveni podatki se pogosto zdijo abstraktni, neuporabni za življenje. To se zgodi z značilnostmi svetlobe. Če govorimo o eksperimentu ali merjenju emisij zvezd, morajo znanstveniki poznati absolutne vrednosti (imenovane so fotometrične). Ti koncepti se praviloma izražajo v smislu energije in moči. Spomnimo, moč pomeni stopnjo spremembe v energiji na enoto časa in na splošno prikazuje količino dela, ki ga sistem lahko proizvede. Toda človek je v svoji sposobnosti doživljanja realnosti omejen. Na primer, koža se počuti toplo, vendar pa oko ne vidi fotona infrardečega sevanja. Enak problem se nanaša tudi na enote intenzivnosti svetlobe: moč, ki jo kaže sevanje, se dejansko razlikuje od moči, ki jo zaznava človeško oko.

Spektralna občutljivost človeškega očesa

Spomnimo vas, da bomo spodaj obravnavali povprečne kazalnike. Vsi ljudje so drugačni. Nekateri ne zaznavajo posameznih barv (barvnih žaluzij) sploh. Za druge se kultura barve ne ujema s splošno sprejetim znanstvenim stališčem. Na primer, Japonci ne razlikujejo med zelenimi in modrimi in britansko-modrimi in modrimi. V teh jezikih so različne barve označene z eno besedo.

Enota intenzivnosti svetlobe je odvisna od spektralne občutljivosti povprečnega človeškega očesa. Največja dnevna svetloba pade na foton z valovno dolžino 555 nanometrov. To pomeni, da oseba pri sončni svetlobi najbolje vidi zeleno barvo. Največja nočna slika je foton z valovno dolžino 507 nanometrov. Zato, ko je luna ljudje bolje videti modre predmete. V mraku je vse odvisno od svetlobe: bolje je, bolj »zelena« postane največja barva, ki jo zaznava oseba.

Struktura človeškega očesa

Skoraj vedno, ko gre za ogled, pravimo, da vidi oči. To je nepravilna izjava, ker možgani najprej zaznavajo. Oko je le orodje, ki prenaša informacije o svetlobnem toku v gostiteljskem računalniku. In kot vsak instrument, ima celoten sistem zaznavanja barv svoje omejitve.

V človeški mrežnici sta dve različni vrsti celic - stožci in palice. Prvi so odgovorni za dnevno opazovanje in bolje zaznavajo barve. Drugi nudijo nočni pogled, zahvaljujoč palčkam, ki jih oseba loči in senco. Ampak ne dobijo barve dobro. Palice so bolj občutljive na gibanje. Zato, če oseba hodi skozi mesečev park ali gozd, opazuje vsako vekanje vej, vsak vzdih vetra.

Razvojni razlog za to delitev je preprost: imamo eno sonce. Luna sije z reflektivno svetlobo, kar pomeni, da se njegov spekter ne razlikuje veliko od spektra osrednjega svetilka. Zato je dan razdeljen na dva dela - osvetljena in temna. Če bi ljudje živeli v sistemu dveh ali treh zvezd, bi naša vizija lahko imela več komponent, od katerih je bila vsaka prilagojena spektru enega svetila.

Moram reči, da obstajajo bitja na našem planetu, katerih vid se razlikuje od človeka. Napuščeni prebivalci, na primer, s svojimi očmi ujamejo infrardečo svetlobo. Nekateri ribi vidijo blizu ultravijolično, ker je sevanje globlje prodiralo v globino vode. Naši hišni ljubljenčki, mačke in psi različno zaznavajo barve in njihov spekter se razreže: bolje so prilagojeni za chiaroscuro.

Ampak ljudje so drugačni, kot smo omenili zgoraj. Nekateri predstavniki človeštva vidijo v bližini infrardeče svetlobe. Ne moremo reči, da ne potrebujejo toplotnih posnetkov, ampak so sposobni zaznati nekoliko rdeče odtenke kot večina. V drugih se razvije ultravijolični del spektra. Tak primer je opisan, na primer, v filmu "Planet Ka-Peaks". Protagonist trdi, da je prišel iz drugega zvezdnega sistema. Pregled je v njem pokazal sposobnost videti ultravijolično sevanje.

Ali to dokazuje, da je Prot tujca? Ne, ni. Nekateri ljudje to lahko storijo. Poleg tega se bližnji ultravijolično tesno prilega vidnemu spektru. Ni čudno, da nekdo zaznava malo več. Toda Superman zagotovo ni iz Zemlje: rentgenski spekter je predaleč od vidnega, tako da se takšna vizija lahko pojasni s človeškega stališča.

Absolutne in relativne enote za določanje svetlobnega toka

Neodvisna od spektralne občutljivosti, količina, ki prikazuje pretok svetlobe v znani smeri, se imenuje "candela". Enota za merjenje zmogljivosti že z bolj "človeškim" odnosom se izgovarja na enak način. Edina razlika je v matematični notaciji teh konceptov: absolutna vrednost ima nižji indeks "e", glede na človeško oko - "upsilon;". Ampak ne pozabite, da bodo vrednosti teh kategorij zelo različne. To je treba upoštevati pri reševanju resničnih težav.

Numeracija in primerjava absolutnih in relativnih vrednosti

Da bi razumeli, kaj meri moč svetlobe, je treba primerjati "absolutne" in "človeške" vrednote. Na desni so zgolj fizični koncepti. Na levi so velikosti, v katere se spreminjajo, ko poteka skozi sistem človeškega očesa.

1. Moč sevanja postane moč svetlobe. Koncepti se merijo v candeli.
2. Energijska svetlost se spremeni v svetlost. Vrednosti so izražene v kandelah na kvadratni meter.

Gotovo je bralec tukaj videl znane besede. Veliko krat v življenju ljudje rečejo: "Zelo svetlo sonce, pojdite v sence" ali "Make the monitor svetlejši, film je preveč temen in temen". Upamo, da bo članek nekoliko razjasnil, od kod izhaja ta koncept, in kako se imenuje enota svetlobne jakosti.

Značilnosti pojma "candela"

Nekoliko višje smo že omenili ta izraz. Razložili smo tudi, zakaj se ista beseda nanaša na povsem drugačne pojme fizike, povezane z močjo elektromagnetnega sevanja. Torej, enota merjenja moči svetlobe se imenuje "candela". Toda kaj je enako? Ena candela je sila svetlobe v znani smeri iz vira, ki oddaja strogo monokromatsko sevanje s frekvenco 5,4 * 10¹⁴, moč vir energije v tej smeri je 1/683 Watt na enosmerni svetlobni kot. Za prevajanje frekvence v valovno dolžino, lahko bralec precej samega, formula je zelo enostavna. Recimo: rezultat leži na vidnem območju.

Merska enota sile svetlobe se z dobrim razlogom imenuje "candela". Tisti, ki poznajo angleščino, ne pozabite, da je sveča sveča. V preteklosti so bila številna področja človeške dejavnosti izmerjena v naravnih parametrih, na primer konjskih močeh, milimetrih živega srebra. Zato ni čudno, da je enota merjenja jakosti svetlobe candela, ena sveča. Le sveča je zelo čudna: s strogo določeno valovno dolžino in izdelavo določenega števila fotonov na sekundo.