Candela

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezintiye atla Aramaya atla

Candela
Luminosity.svg
Fotopik (siyah) ve skotopik [1] (yeşil) parlaklık fonksiyonları. Fotopik, CIE 1931 standardını [2] (düz), Judd – Vos 1978 değiştirilmiş verilerini [3] (kesikli) ve Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005 verilerini [4] (noktalı) içerir. Yatay eksen nm cinsinden dalga boyudur.
Genel bilgi
Ölçü sistemiSI temel birimi
BirimiIşık şiddeti
SembolCD
Dönüşümler
1 cd ...... eşittir ...
   uluslararası mumlar   ≈ 1,02 cp
   Hefner Kerze   ≈ 1,11 HK

Cadela ( / k ± n d ɛ l ə / veya / k æ n d Ben bir l ə / ; sembolü CD ) 'dir ana birim ve ışık şiddeti de Uluslararası Birim Sistemi (SI); yani, belirli bir yönde bir nokta ışık kaynağı tarafından yayılan birim katı açı başına ışık gücü . Işık yoğunluğu, ışıma yoğunluğuna benzer , ancak her dalga boyunun katkılarını basitçe toplamak yerineKaynağın spektrumundaki ışığın katkısı , standart parlaklık fonksiyonu (insan gözünün farklı dalga boylarına duyarlılığının bir modeli) ile ağırlıklandırılır . [4] [5] Sıradan bir mum mum , kabaca bir kandela ışık yoğunluğuna sahip ışık yayar. Bazı yönlerde emisyon, opak bir bariyer tarafından engellenirse, emisyon hala belirsiz olmayan yönlerde yaklaşık bir kandela olacaktır.

Kelime kandela olan Latince için mum . Eski adı olan "mum", ayak mumunda ve mum gücünün modern tanımında olduğu gibi, hala bazen kullanılmaktadır . [6]

Tanım [ düzenle ]

26. Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (CGPM), kandelayı 2018'de yeniden tanımladı. [7] 20 Mayıs 2019'da yürürlüğe giren yeni tanım şu şekildedir:

Cadela [...] frekans monokromatik radyasyon 540 x 10 ışık etkinliğinin sabit sayısal değer alarak tanımlanır 12  Hz, K CD birimi um B ifade edildiğinde 683 olduğu, -1 eşittir, cd sr W –1 veya cd sr kg –1 m –2 s 3 , burada kilogram, metre ve saniye h , c ve Δ ν Cs cinsinden tanımlanır .

Açıklama [ düzenle ]

Seçilen frekans , yaklaşık 555 nanometre dalga boyuna karşılık gelen, yeşile yakın görünür spektrumdadır . İnsan gözü zaman, uyarlanmış parlak koşulları için, bu frekans civarındaki en hassas olanıdır. Bu koşullar altında fotopik görüş , skotopik görüş yerine gözlerimizin görsel algısına hakim olur . Diğer frekanslarda, insan gözünün frekans tepkisine göre aynı ışık yoğunluğunu elde etmek için daha fazla ışıma yoğunluğu gerekir. Belirli bir dalga boyundaki λ ışığın ışık şiddeti şu şekilde verilir:

burada I v ( λ ) olan ışık şiddeti , I e ( λ ) olan ışıma yoğunluğu ve bir fotopik aydınlatma gücü fonksiyonu . Birden fazla dalgaboyu mevcutsa (genellikle olduğu gibi), toplam ışık yoğunluğunu elde etmek için dalgaboyu spektrumu üzerinden entegre edilmelidir .

Örnekler [ düzenle ]

  • Yaygın bir mum, kabaca 1 cd ışık yoğunluğunda ışık yayar.
  • 25 W'lık bir kompakt flüoresan ampul, yaklaşık 1700 lümen ışık yayar  ; eğer bu ışık her yöne eşit olarak yayılırsa (yani 4 π steradiyandan fazla ), yoğunluğu olacaktır .
  • 20 ° 'lik bir ışına odaklanan aynı ampul, ışının içinde yaklaşık 18.000 cd'lik bir yoğunluğa sahip olacaktır.

Tarih [ düzenle ]

1948'den önce, bazı ülkelerde ışık yoğunluğu için çeşitli standartlar kullanılıyordu. Bunlar tipik olarak, tanımlanmış bileşime sahip "standart bir mum" dan alevin parlaklığına veya özel tasarımlı akkor bir filamentin parlaklığına dayanıyordu. Bunlardan en bilinenlerinden biri, İngiliz standart mum gücü idi. Bir mum gücü, poundun altıda biri ağırlığındaki ve saatte 120 tane oranında yanan saf ispermeçet mumunun  ürettiği ışıktı . Almanya, Avusturya ve İskandinavya , bir Hefner lambasının çıkışına dayanan bir ünite olan Hefnerkerze'yi kullandı . [8]

Daha iyi tanımlanmış bir birime ihtiyaç olduğu ortaya çıktı. Jules Violle 1 cm yayılan ışığa göre bir standart önerdiği 2 arasında platin , bu Violle çağrı, erime noktası (ya da donma noktası) de. Işık yoğunluğu Planck radyatör ( siyah gövde ) etkisinden kaynaklanıyordu ve bu nedenle cihazın yapısından bağımsızdı. Yüksek saflıkta platin yaygın olarak bulunabildiği ve kolayca hazırlandığı için, bu herkesin standardı ölçmesini kolaylaştırdı.

Commission Internationale de Éclairage (Uluslararası Aydınlatma Komisyonu) ve CIPM bu temel kavramına dayalı "yeni mum" önerdi. Ancak, yeni birimin değeri, Violle'u 60'a bölerek önceki birim mum gücüne benzer hale getirmek için seçildi. Karar 1946'da CIPM tarafından ilan edildi:

Yeni mumun değeri, platinin katılaşma sıcaklığında tam radyatörün parlaklığı santimetre kare başına 60 yeni mum olacak şekildedir . [9]

Daha sonra 9 CGPM tarafından 1948 yılında onaylanmıştır [10] Bu birimin, yeni bir isim kabul candela . 1967'de 13. CGPM, "yeni mum" terimini kaldırdı ve donmakta olan platine uygulanan atmosferik basıncı belirterek kandela tanımının değiştirilmiş bir versiyonunu verdi:

Kandeladır bir yüzeyinin, dikey yönde, ışık şiddetidir 1/600 000 bir basınç altında platin donma sıcaklığında siyah gövdenin metrekare 101 325  metre kare başına Newton. [11]

1979'da, yüksek sıcaklıklarda bir Planck radyatörü gerçekleştirmedeki zorluklar ve radyometrinin sunduğu yeni olanaklar nedeniyle, 16. CGPM, kandela için yeni bir tanım benimsedi: [12] [13]

Kandela, frekansın monokromatik radyasyonunu yayan bir kaynağın belirli bir yöndeki ışık yoğunluğudur. 540 × 10 12  hertz ve bu yöndeki bir ışıma yoğunluğuna sahiptir .1/683 watt / steradyan .

Tanım, (tanım gereği) bir kandela yayan bir ışık kaynağının nasıl üretileceğini açıklar, ancak diğer frekanslarda radyasyonu ağırlıklandırmak için parlaklık fonksiyonunu belirtmez. Böyle bir kaynak daha sonra, belirli bir parlaklık fonksiyonuna referansla ışık yoğunluğunu ölçmek için tasarlanmış aletleri kalibre etmek için kullanılabilir. SI Broşürünün [14] bir eki , parlaklık fonksiyonunun benzersiz bir şekilde belirtilmediğini, ancak kandelayı tam olarak tanımlamak için seçilmesi gerektiğini açıkça ortaya koymaktadır.

Yeni tanımın eski tanıma tam olarak uyması için rastgele (1/683) terim seçildi. Candela artık ikinci (bir SI temel birimi) ve watt (türetilmiş bir SI birimi) cinsinden tanımlansa da, kandela, tanımı gereği SI sisteminin temel birimi olarak kalır. [15]

26. CGPM , SI temel birimlerini temel fiziksel sabitler açısından yeniden tanımlayan 2019 SI temel birimlerinin yeniden tanımlanmasının bir parçası olarak 2018'de candela'nın modern tanımını onayladı .

SI fotometrik ışık birimleri [ düzenle ]

SI fotometri miktarları
MiktarBirimBoyutNotlar
İsim SoyisimSembol [nb 1]İsim SoyisimSembolSembol [nb 2]
Aydınlık enerjiQ v [nb 3]lümen saniyelm ⋅sT Jİkinci lümen bazen talbot olarak adlandırılır .
Işık akısı , ışık gücüΦ v [nb 3]lümen (= kandela steradiyen )lm (= cd⋅sr)JBirim zamanda ışık enerjisi
Işık şiddetiBen vkandela (= steradyan başına lümen)cd (= lm / sr)JBirim katı açı başına ışık akısı
ParlaklıkL vmetrekare başına kandelaCD / m 2 (= İm / (sr⋅m 2 ))L −2 JBirim yansıtılan kaynak alan başına birim katı açı başına ışık akısı . Metrekare başına kandela bazen nit olarak adlandırılır .
AydınlıkE vlüks (= metrekare başına lümen)lx (= İm / m 2 )L −2 JBir yüzeyde ışık akısı olayı
Aydınlık çıkış , ışık yaymaM vmetrekare başına lümenlm / m 2L −2 JBir yüzeyden yayılan ışık akısı
Aydınlık pozlamaH vlüks ikincilx⋅sL −2 T JZamana entegre aydınlatma
Aydınlık enerji yoğunluğuω vmetreküp başına lümen saniyelm⋅s / m 3L −3 T J
Işık etkinliği (radyasyonun)Kwatt başına lümenlm / WM −1 L −2 T 3 JIşık akısının ışıma akısına oranı
Işık etkinliği (bir kaynağın)η [nb 3]watt başına lümenlm / WM −1 L −2 T 3 JIşık akısının güç tüketimine oranı
Işık verimi , ışık katsayısıV1Mümkün olan maksimum etkinlik ile normalleştirilmiş ışık etkinliği
Ayrıca bakınız: SI  · Fotometri  · Radyometri
  1. ^ Standart organizasyonları , radyometrik veya foton miktarlarıylakarışıklığı önlemek için fotometrik büyüklüklerin "v" ("görsel" için) alt simge ile gösterilmesini önermektedir. Örneğin: Aydınlatma Mühendisliği için ABD Standart Harf Sembolleri USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967
  2. ^ Bu sütundaki semboller boyutları belirtir; " L ", " T " ve " J " sırasıyla uzunluk, zaman ve ışık yoğunluğu içindir,litre, tesla ve joule birimleri için semboller değildir.
  3. ^ a b c Bazen görülen alternatif semboller: Işık enerjisi için W , ışık akısı için P veya F ve bir kaynağın ışıksal etkinliği için ρ .

Işık şiddeti, ışık akısı ve aydınlık arasındaki ilişkiler [ değiştir ]

Bir kaynak , iyi tanımlanmış bir konide bilinen bir ışık yoğunluğu I v (kandela cinsinden ) yayarsa , lümen cinsinden toplam ışık akısı Φ v şu şekilde verilir:

Φ v  = I v 2π [1 - cos ( A / 2)],

burada A , lambanın radyasyon açısıdır - emisyon konisinin tam tepe açısı. Örneğin, 40 ° radyasyon açısıyla 590 cd yayan bir lamba yaklaşık 224 lümen yayar. Bazı yaygın lambaların emisyon açıları için MR16'ya bakın . [16] [17]

Kaynak tüm yönlerde eşit olarak ışık yayarsa, akı yoğunluğu 4π ile çarparak bulunabilir: tek tip bir 1 kandela kaynağı 12,6 lümen yayar.

Aydınlatmanın ölçülmesi amacıyla, kandela pratik bir birim değildir, çünkü sadece idealize edilmiş nokta ışık kaynakları için geçerlidir; her biri, parlak radyasyonunun ölçüldüğü mesafeye kıyasla küçük bir kaynak tarafından yaklaştırılır, ayrıca öyle yapıldığı varsayılırsa. diğer ışık kaynaklarının yokluğunda. Ne doğrudan tarafından ölçülen alır ışık ölçer Sonlu bir bölge, diğer bir deyişle bir sensör üzerine düşen ışık aydınlık içinde lm / m 2 (lux). Bununla birlikte, ampuller gibi birçok noktasal ışık kaynağından, bilinen yaklaşık çok yönlü olarak tekdüze yoğunluklara sahip aydınlatma tasarlanırsa, tutarsız ışıktan aydınlatmaya katkı katkı maddesi olarak, matematiksel olarak aşağıdaki gibi tahmin edilir. Eğer R ıkonumudur i homojen yoğunluk inci kaynağı I i ve â birim vektör , normal ışıklı element opak alana dA tüm ışık kaynakları düzlemi bölünür, aynı yarı-uzay içinde uzandıkları ölçülür ve sağlanan bu alan,

Tek nokta ışık yoğunluğundaki I v kaynağı durumunda, r mesafesinde ve normal olayda bu,

Ayrıca bkz. [ Düzenle ]

Referanslar [ düzenle ]

  1. ^ CIE Scotopic parlaklık eğrisi (1951)
  2. ^ CIE (1931) 2 derece renk eşleştirme fonksiyonları
  3. ^ Judd – Vos modifiye CIE 2 derece fotopik parlaklık eğrisi (1978)
  4. ^ Bir B Sharpe, Stockman'ın, Jagla ve Jägle (2005), 2-° V * (I) ışık verimliliği fonksiyonu Arşivlenmiş de 27 Eylül 2007 Wayback Makinası
  5. ^ Wyzecki, G .; Stiles, WS (1982). Renk Bilimi: Kavramlar ve Yöntemler, Niceliksel Veriler ve Formüller (2. baskı). Wiley-Interscience. ISBN 0-471-02106-7.
  6. ^ "Mum Gücü - Tanım" . Merriam-Webster Sözlüğü . Erişim tarihi: 15 Şubat 2015 .
  7. ^ "Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı (26. toplantı)" (PDF) . Versailles: Bureau International des Poids et Mesures. 13 Kasım 2018.
  8. ^ "Hefner birimi veya Hefner mum" . Sizes.com . 30 Mayıs 2007 . Erişim tarihi: 25 Şubat 2009 .
  9. ^ Barry N. Taylor (1992). Metrik Sistem: Uluslararası Birimler Sistemi (SI) . ABD Ticaret Bakanlığı. s. 18. ISBN 0-941375-74-9. (NIST Özel Yayını 330, 1991 ed.)
  10. ^ 9. GGPM Bildirileri , 1948, sayfa 54 (Fransızca)
  11. ^ 13th CGPM Resolution 5, CR, 104 (1967) ve Metrologia , 4 , 43–44 (1968).
  12. ^ 16th CGPM Resolution 3, CR, 100 (1979) ve Metrologia , 16 , 56 (1980).
  13. ^ "Temel birim tanımları: Candela" . NIST Sabitlerinin, Birimler ve Belirsizlik Referans . Alındı 27 Eylül 2010 .
  14. ^ " Uluslararası Birim Sisteminde (SI) kandela tanımı ve fotometrik ve radyometrik büyüklükler için ilişkili türetilmiş birimler için Mise en pratique " (PDF) . SI Broşürü Ek 2 . Bureau International des Poids et Mesures. Temmuz 2015 . Erişim tarihi: 7 Aralık 2017 .
  15. ^ "Fotometrik temel birim - kandela" (PDF) . SI Broşürü . Bureau International des Poids et Mesures. 7 Eylül 2007.
  16. ^ Teori
  17. ^ Çevrimiçi dönüştürücü