Dari definisi tersebut maka nilai frekuensi 540⋅10 12 Hz adalah 683 lm / W = 683 cd sr / W tepat.

Frekuensi yang dipilih sesuai dengan panjang gelombang 555,016 nm di udara dalam kondisi standar dan mendekati sensitivitas maksimum mata manusia, terletak pada panjang gelombang 555 nm. Jika radiasi memiliki panjang gelombang yang berbeda, maka intensitas energi cahaya yang lebih besar diperlukan untuk mencapai intensitas cahaya yang sama.

Pertimbangan rinci[ | ]

Semua kuantitas cahaya adalah kuantitas fotometrik yang dikurangi. Ini berarti bahwa mereka dibentuk dari nilai fotometrik energi yang sesuai melalui fungsi yang mewakili ketergantungan efisiensi cahaya spektral radiasi monokromatik untuk penglihatan siang hari pada panjang gelombang. Fungsi ini biasanya direpresentasikan sebagai K m V (λ) (\displaystyle K_(m)\cdot V(\lambda)), dimana adalah suatu fungsi yang dinormalisasi sehingga maksimum sama dengan satu, dan merupakan nilai maksimum efisiensi pancaran spektral radiasi monokromatik. Kadang-kadang K m (\displaystyle K_(m)) juga disebut ekuivalen fotometrik radiasi.

Perhitungan nilai cahaya Xv , (\displaystyle X_(v),) kuantitas energi yang sesuai dihasilkan dengan menggunakan rumus

X v = K m 380 nm 780 nm X e , (λ) V (λ) d λ , (\displaystyle X_(v)=K_(m)\int \limits _(380~(\text(nm) ))^(780~(\text(nm)))X_(e,\lambda )(\lambda)V(\lambda)\,d\lambda ,)

di mana X e , (\displaystyle X_(e,\lambda ))- kerapatan spektral kuantitas X e , (\displaystyle X_(e),) didefinisikan sebagai rasio besarnya d X e (λ) , (\displaystyle dX_(e)(\lambda),) jatuh pada interval spektral kecil antara dan + d , (\displaystyle \lambda +d\lambda ,) dengan lebar interval ini:

X e , (λ) = d X e (λ) d . (\displaystyle X_(e,\lambda )(\lambda)=(\frac (dX_(e)(\lambda))(d\lambda )).)

Dapat dicatat bahwa di bawah X e (λ) (\displaystyle X_(e)(\lambda)) di sini yang kami maksud adalah fluks bagian radiasi yang panjang gelombangnya lebih kecil dari nilai arusnya (\displaystyle \lambda ).

Fungsi V (λ) (\displaystyle V(\lambda)) ditentukan secara empiris dan diberikan dalam bentuk tabel. Nilainya tidak tergantung pada pilihan unit lampu yang digunakan.

Bertentangan dengan apa yang dikatakan tentang V (λ) (\displaystyle V(\lambda)) berarti K m (\displaystyle K_(m)) sepenuhnya ditentukan oleh pilihan unit lampu utama. Oleh karena itu, untuk membuat hubungan antara besaran cahaya dan energi dalam sistem SI, diperlukan penentuan nilai K m (\displaystyle K_(m)) sesuai dengan satuan SI untuk intensitas cahaya, candela. Dengan pendekatan yang ketat terhadap definisi K m (\displaystyle K_(m)) harus diperhitungkan bahwa titik spektral 540⋅10 12 Hz, yang dimaksud dalam definisi candela, tidak bertepatan dengan posisi maksimum fungsi V (λ) (\displaystyle V(\lambda)).

Efisiensi pancaran radiasi dengan frekuensi 540⋅10 12 Hz[ | ]

Secara umum, intensitas cahaya berhubungan dengan intensitas radiasi I e (\displaystyle I_(e)) perbandingan

I v = K m 380 nm 780 nm I e , (λ) V (λ) d , (\displaystyle I_(v)=K_(m)\cdot \int \limits _(380~(\text (nm)))^(780~(\text(nm)))I_(e,\lambda )(\lambda)V(\lambda)\,d\lambda ,)

di mana I e , (\displaystyle I_(e,\lambda ))- kerapatan spektral gaya radiasi, sama dengan d I e (λ) d (\displaystyle (\frac (dI_(e)(\lambda))(d\lambda ))).

Untuk radiasi monokromatik dengan panjang gelombang (\displaystyle \lambda ) rumus yang berhubungan dengan intensitas cahaya I v (λ) (\displaystyle I_(v)(\lambda)) dengan kekuatan pancaran I e (λ) (\displaystyle I_(e)(\lambda)), sederhanakan dengan mengambil bentuk

I v (λ) = K m ⋅ I e (λ) V (λ) (\displaystyle I_(v)(\lambda)=K_(m)\cdot I_(e)(\lambda)V(\lambda)), atau, setelah berpindah dari panjang gelombang ke frekuensi, I v (ν) = K m I e (ν) V (ν) . (\displaystyle I_(v)(\nu)=K_(m)\cdot I_(e)(\nu)V(\nu).)

Dari hubungan terakhir untuk 0 = 540⋅10 12 Hz berikut

K m V (ν 0) = I v (ν 0) I e (ν 0) . (\displaystyle K_(m)\cdot V(\nu _(0))=(\frac (I_(v)(\nu _(0)))(I_(e)(\nu _(0))) ).)

Mengingat definisi candela, kita mendapatkan

K m V (ν 0) = 683 c d ⋅ s r W (\displaystyle K_(m)\cdot V(\nu _(0))=683~\mathrm (\frac (cd\cdot sr)(W)) ), atau, yang sama 683 l m W . (\displaystyle 683~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

Kerja K m V (ν 0) (\displaystyle K_(m)\cdot V(\nu _(0))) adalah nilai efisiensi pancaran spektral radiasi monokromatik untuk frekuensi 540⋅10 12 Hz. Sebagai berikut dari metode produksi, nilai ini adalah 683 cd sr / W = 683 lm / W tepat.

Efisiensi bercahaya maksimum K m (\displaystyle (\boldsymbol (K))_(m))[ | ]

Untuk menentukan K m (\displaystyle K_(m)) Perlu dicatat bahwa, seperti disebutkan di atas, frekuensi 540⋅10 12 Hz sesuai dengan panjang gelombang 555.016 nm. Oleh karena itu, persamaan terakhir menyiratkan

K m = 683 V (555.016) l m W . (\displaystyle K_(m)=(\frac (683)(V(555(,)016)))~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

Fungsi yang dinormalisasi V (λ) (\displaystyle V(\lambda)) diberikan dalam bentuk tabel dengan interval 1 nm, memiliki maksimum sama dengan satu pada panjang gelombang 555 nm. Interpolasi nilainya untuk panjang gelombang 555.016 nm memberikan nilai 0.999997. Dengan menggunakan nilai ini, kita mendapatkan

K m = 683.002 l m W . (\displaystyle K_(m)=683(,)002~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

Dalam praktiknya, dengan akurasi yang cukup untuk semua kasus, nilai yang dibulatkan digunakan K m = 683 l m W . (\displaystyle K_(m)=683~\mathrm (\frac (lm)(W)) .)

Jadi, hubungan antara kuantitas cahaya yang berubah-ubah X v (\gaya tampilan X_(v)) dan kuantitas energi yang sesuai X e (\gaya tampilan X_(e)) dalam sistem SI dinyatakan dengan rumus umum

X v = 683 380 nm 780 nm X e , (λ) V (λ) d . (\displaystyle X_(v)=683\int \limits _(380~(\text(nm))))^(780~(\text(nm)))X_(e,\lambda )(\lambda)V( \lambda)\,d\lambda .)

Sejarah dan prospek[ | ]

Lampu Hefner - "lilin Hefner" standar

Contoh [ | ]

Intensitas cahaya yang dipancarkan oleh sebatang lilin kira-kira sama dengan satu candela, sehingga satuan pengukuran ini dulu disebut “lilin”, sekarang nama ini sudah usang dan tidak digunakan lagi.

Untuk lampu pijar rumah tangga, intensitas cahaya dalam candela kira-kira sama dengan dayanya dalam watt.

Intensitas cahaya dari berbagai sumber

Sumber	Kekuatan, W	Perkiraan intensitas cahaya, cd
Lilin		1
Lampu pijar modern (2010)	100	100
LED biasa	0,015..0,1	0,005..3
LED super terang	1	25…500
LED super terang dengan kolimator	1	1500
Lampu neon modern (2010)	22	120
Matahari	3,83⋅10 26	2,8⋅10 27

jumlah ringan[ | ]

Informasi tentang besaran fotometrik cahaya utama diberikan dalam tabel.

Besaran fotometrik cahaya SI

Nama	Penunjukan nilai	Definisi	notasi satuan SI	Analog energi
energi cahaya	Q v (\gaya tampilan Q_(v))	K m 380 nm 780 nm Q e , (λ) V (λ) d (\displaystyle K_(m)\int _(380~(\text(nm)))^(780~(\text(nm )))Q_(e,\lambda )(\lambda)V(\lambda)\,d\lambda )	aku	energi radiasi
Aliran cahaya	v (\displaystyle \Phi _(v))	d Q v d t (\displaystyle (\frac (dQ_(v))(dt)))	aku	fluks radiasi
Kekuatan cahaya	I v (\displaystyle I_(v))	d v d (\displaystyle (\frac (d\Phi _(v))(d\Omega )))	CD	Kekuatan radiasi (kekuatan energi cahaya)
	U v (\gaya tampilan U_(v))	d Q v d V (\displaystyle (\frac (dQ_(v))(dV)))	lm s 3
Kilau	Mv (\displaystyle M_(v))	d v d S 1 (\displaystyle (\frac (d\Phi _(v))(dS_(1))))	lm m 2	luminositas energi
Kecerahan	Lv (\gaya tampilan L_(v))	d 2 v d d S 1 cos (\displaystyle (\frac (d^(2)\Phi _(v))(d\Omega \,dS_(1)\,\cos \varepsilon )))	cd m 2

Sveta. Artikel ini akan mengungkapkan kepada pembaca sifat-sifat foton, yang akan memungkinkan mereka untuk menentukan mengapa cahaya datang dalam kecerahan yang berbeda.

Partikel atau gelombang?

Pada awal abad kedua puluh, para ilmuwan dibingungkan oleh perilaku kuanta cahaya - foton. Di satu sisi, interferensi dan difraksi berbicara tentang esensi gelombang mereka. Oleh karena itu, cahaya dicirikan oleh sifat-sifat seperti frekuensi, panjang gelombang, dan amplitudo. Di sisi lain, mereka meyakinkan komunitas ilmiah bahwa foton mentransfer momentum ke permukaan. Ini tidak mungkin jika partikel tidak memiliki massa. Jadi, fisikawan harus mengakui: radiasi elektromagnetik adalah gelombang dan objek material.

Energi foton

Seperti yang dibuktikan Einstein, massa adalah energi. Fakta ini membuktikan pusat termasyhur kita, Matahari. Reaksi termonuklir mengubah massa gas yang sangat terkompresi menjadi energi murni. Tetapi bagaimana menentukan kekuatan radiasi yang dipancarkan? Mengapa pada pagi hari, misalnya, intensitas cahaya matahari lebih rendah dari pada siang hari? Karakteristik yang dijelaskan dalam paragraf sebelumnya saling berhubungan oleh hubungan tertentu. Dan mereka semua menunjuk pada energi yang dibawa oleh radiasi elektromagnetik. Nilai ini berubah ke atas ketika:

• penurunan panjang gelombang;
• frekuensi yang meningkat.

Berapakah energi radiasi elektromagnetik?

Sebuah foton berbeda dari partikel lain. Massanya, dan karena itu energinya, hanya ada selama ia bergerak melalui ruang. Ketika bertabrakan dengan rintangan, kuantum cahaya meningkatkan energi internalnya atau memberinya momen kinetik. Tetapi foton itu sendiri tidak ada lagi. Tergantung pada apa yang sebenarnya bertindak sebagai penghalang, berbagai perubahan terjadi.

1. Jika rintangannya adalah benda padat, maka paling sering cahaya memanaskannya. Skenario berikut juga dimungkinkan: foton berubah arah, merangsang reaksi kimia, atau menyebabkan salah satu elektron meninggalkan orbitnya dan beralih ke keadaan lain (efek fotolistrik).
2. Jika hambatannya adalah molekul tunggal, misalnya, dari awan gas yang dijernihkan di luar angkasa, maka foton membuat semua ikatannya bergetar lebih kuat.
3. Jika penghalangnya adalah benda masif (misalnya, bintang atau bahkan galaksi), maka cahayanya terdistorsi dan mengubah arah gerakan. Efek ini didasarkan pada kemampuan untuk "melihat" ke masa lalu kosmos yang jauh.

Sains dan Kemanusiaan

Data ilmiah seringkali tampak sebagai sesuatu yang abstrak, tidak dapat diterapkan pada kehidupan. Hal ini juga terjadi dengan karakteristik cahaya. Ketika datang untuk bereksperimen atau mengukur radiasi bintang, para ilmuwan perlu mengetahui nilai absolut (disebut fotometrik). Konsep-konsep ini biasanya dinyatakan dalam bentuk energi dan daya. Ingat bahwa daya mengacu pada laju perubahan energi per satuan waktu, dan secara umum menunjukkan jumlah kerja yang dapat dihasilkan sistem. Tetapi manusia terbatas dalam kemampuannya untuk memahami realitas. Misalnya, kulit terasa panas, tetapi mata tidak melihat foton radiasi infra merah. Masalah yang sama dengan satuan intensitas cahaya: kekuatan yang sebenarnya ditunjukkan oleh radiasi berbeda dari kekuatan yang dapat dilihat oleh mata manusia.

Sensitivitas spektral mata manusia

Kami mengingatkan Anda bahwa pembahasan di bawah ini akan fokus pada indikator rata-rata. Semua orang berbeda. Beberapa tidak melihat warna individu sama sekali (buta warna). Bagi yang lain, budaya warna tidak sesuai dengan sudut pandang ilmiah yang diterima. Misalnya, orang Jepang tidak membedakan antara hijau dan biru, dan Inggris - biru dan biru. Dalam bahasa-bahasa ini, warna yang berbeda dilambangkan dengan satu kata.

Satuan intensitas cahaya tergantung pada sensitivitas spektral rata-rata mata manusia. Cahaya matahari maksimum jatuh pada foton dengan panjang gelombang 555 nanometer. Ini berarti bahwa dalam cahaya matahari, seseorang melihat warna hijau paling baik. Night vision maksimum adalah foton dengan panjang gelombang 507 nanometer. Karena itu, di bawah bulan, orang melihat objek biru dengan lebih baik. Saat senja, semuanya tergantung pada pencahayaan: semakin baik, semakin "hijau" warna maksimum yang dirasakan seseorang.

Struktur mata manusia

Hampir selalu, dalam hal penglihatan, kita mengatakan apa yang dilihat mata. Ini adalah pernyataan yang salah, karena pertama-tama otak merasakan. Mata hanyalah alat yang mengirimkan informasi tentang keluaran cahaya ke komputer utama. Dan, seperti alat lainnya, seluruh sistem persepsi warna memiliki keterbatasan.

Ada dua jenis sel yang berbeda di retina manusia - kerucut dan batang. Yang pertama bertanggung jawab untuk penglihatan siang hari dan melihat warna dengan lebih baik. Yang terakhir memberikan penglihatan malam, berkat tongkat, seseorang membedakan antara cahaya dan bayangan. Tapi mereka tidak memahami warna dengan baik. Tongkat juga lebih sensitif terhadap gerakan. Itulah sebabnya, jika seseorang berjalan melalui taman atau hutan yang diterangi cahaya bulan, ia memperhatikan setiap ayunan cabang, setiap hembusan angin.

Alasan evolusioner untuk pemisahan ini sederhana: kita memiliki satu matahari. Bulan bersinar oleh cahaya yang dipantulkan, yang berarti bahwa spektrumnya tidak jauh berbeda dari spektrum termasyhur pusat. Karena itu, hari itu dibagi menjadi dua bagian - terang dan gelap. Jika orang hidup dalam sistem dua atau tiga bintang, maka penglihatan kita mungkin akan memiliki lebih banyak komponen, yang masing-masing disesuaikan dengan spektrum satu termasyhur.

Harus saya katakan, di planet kita ada makhluk yang penglihatannya berbeda dengan manusia. Penghuni gurun, misalnya, mendeteksi cahaya inframerah dengan mata mereka. Beberapa ikan dapat melihat dekat ultraviolet, karena radiasi ini menembus terdalam ke kolom air. Kucing dan anjing peliharaan kami merasakan warna secara berbeda, dan spektrumnya berkurang: mereka lebih baik beradaptasi dengan chiaroscuro.

Tetapi semua orang berbeda, seperti yang kami sebutkan di atas. Beberapa perwakilan umat manusia melihat cahaya inframerah dekat. Ini bukan untuk mengatakan bahwa mereka tidak membutuhkan kamera termal, tetapi mereka dapat melihat warna yang sedikit lebih merah daripada kebanyakan. Lainnya telah mengembangkan bagian ultraviolet dari spektrum. Kasus seperti itu dijelaskan, misalnya, dalam film "Planet Ka-Pax". Protagonis mengklaim bahwa dia berasal dari sistem bintang lain. Pemeriksaan mengungkapkan bahwa ia memiliki kemampuan untuk melihat radiasi ultraviolet.

Apakah ini membuktikan bahwa Prot adalah alien? Tidak. Beberapa orang bisa melakukannya. Selain itu, ultraviolet dekat berdekatan dengan spektrum tampak. Tidak heran beberapa orang mengambil sedikit lebih banyak. Tapi Superman jelas bukan dari Bumi: spektrum sinar-X terlalu jauh dari yang terlihat untuk penglihatan seperti itu untuk dijelaskan dari sudut pandang manusia.

Satuan absolut dan relatif untuk menentukan fluks bercahaya

Kuantitas yang tidak bergantung pada sensitivitas spektral, yang menunjukkan aliran cahaya dalam arah yang diketahui, disebut "candela". Unit daya, sudah dengan sikap yang lebih "manusia", diucapkan dengan cara yang sama. Perbedaannya hanya dalam penunjukan matematis dari konsep-konsep ini: nilai absolut memiliki subskrip "e", relatif terhadap mata manusia - "υ". Tapi jangan lupa bahwa ukuran kategori ini akan sangat bervariasi. Ini harus diperhitungkan ketika memecahkan masalah nyata.

Pencacahan dan perbandingan nilai absolut dan relatif

Untuk memahami apa kekuatan cahaya diukur, perlu untuk membandingkan nilai "mutlak" dan "manusia". Di sebelah kanan adalah konsep fisik murni. Di sebelah kiri adalah nilai-nilai yang menjadi tujuan mereka ketika melewati sistem mata manusia.

1. Kekuatan radiasi menjadi kekuatan cahaya. Konsep diukur dalam candela.
2. Kecerahan energi berubah menjadi kecerahan. Nilai dinyatakan dalam candela per meter persegi.

Tentunya pembaca melihat kata-kata yang familiar di sini. Sering kali dalam hidup mereka, orang berkata: "Matahari yang sangat cerah, ayo pergi ke tempat teduh" atau "Buat monitor lebih terang, filmnya terlalu suram dan gelap." Kami berharap artikel ini akan sedikit mengklarifikasi dari mana konsep ini berasal, serta apa yang disebut satuan intensitas cahaya.

Fitur konsep "candela"

Kami telah menyebutkan istilah ini di atas. Kami juga menjelaskan mengapa kata yang sama digunakan untuk merujuk pada konsep fisika yang sama sekali berbeda terkait dengan kekuatan radiasi elektromagnetik. Jadi, satuan ukuran intensitas cahaya disebut candela. Tapi apa itu sama dengan? Satu candela adalah intensitas cahaya dalam arah yang diketahui dari sumber yang memancarkan radiasi monokromatik ketat dengan frekuensi 5,4 * 10 14, dan gaya energi sumber dalam arah ini adalah 1/683 watt per satuan sudut padat. Pembaca dapat dengan mudah mengubah frekuensi menjadi panjang gelombang, rumusnya sangat mudah. Kami akan meminta: hasilnya terletak di area yang terlihat.

Unit pengukuran intensitas cahaya disebut "candela" karena suatu alasan. Mereka yang tahu bahasa Inggris ingat bahwa lilin adalah lilin. Sebelumnya, banyak area aktivitas manusia diukur dalam parameter alami, misalnya, tenaga kuda, milimeter air raksa. Maka tidak heran jika satuan ukuran intensitas cahaya adalah candela, satu lilin. Hanya lilin yang sangat aneh: dengan panjang gelombang yang ditentukan secara ketat, dan menghasilkan sejumlah foton tertentu per detik.

Agar dapat melakukan tugas produksi dengan cepat dan efisien, pencahayaan tempat kerja spesialis harus diatur dengan benar. Untuk ini, lampu dengan indikator fotometrik tertentu dipilih.

Pencahayaan di tempat kerja ditentukan oleh berbagai besaran fisik, yang utamanya adalah iluminasi. Indikatornya dihitung untuk tempat kerja spesialis mana pun dan diatur oleh SNiP yang relevan.

Iluminasi adalah karakteristik yang didefinisikan sebagai fluks cahaya per satuan luas.

Fluks bercahaya (F)

Parameter fisik ini didefinisikan sebagai kekuatan radiasi tampak dari sumber atau energi cahaya yang dipancarkan oleh luminer per satuan waktu.

Pada saat yang sama, energi cahaya adalah energi yang menyebar ke segala arah dan menyebabkan sensasi visual. Setiap orang memiliki sensasi visual yang berbeda untuk sumber radiasi yang sama, oleh karena itu, indikator rata-rata diambil untuk perhitungan.

Dalam fisika, rumus yang digunakan untuk menghitung:

F \u003d W / t, di mana:

• W adalah energi yang dipancarkan oleh sumber, diukur dalam watt,
• t adalah waktu operasi perangkat dalam detik.

Ini juga merupakan nilai yang mencirikan jumlah cahaya yang dipancarkan oleh perlengkapan pencahayaan ke segala arah.

Dengan demikian, rumus perhitungan kedua terlihat seperti:

= I w, dimana:

• I - intensitas cahaya, diukur dalam candela,
• w adalah sudut padat, dihitung dalam steradian.

lumen

Satuan ukuran untuk fluks bercahaya adalah lumen.

Untuk menentukan sumber mana yang lebih menguntungkan untuk dibeli, pertama-tama kami mempertimbangkan apa itu lumen.

Kata lumen dalam bahasa latin berarti cahaya.

Lumen didefinisikan sebagai fluks cahaya yang dipancarkan oleh sumber titik yang memiliki intensitas cahaya 1 candela ke sudut padat 1 steradian:

1lm = 1W / 1s.

Di sisi lain,satuan ukuran lumen (lm) dapat ditemukan sebagai:

1 lm \u003d 1 cd 1 sr.

Jika sudut padat adalah 4π radian, dan intensitas cahaya adalah 1 cd, maka dalam hal ini mereka berbicara tentang fluks cahaya total, yaitu 4π lm atau 4 3,14 lm.

Dihitung bahwa indikator untuk radiasi matahari ini sesuai dengan 8 lm, dan untuk langit berbintang - hanya 0,000000001 lm.

Untuk sumber cahaya buatan apa pun, ada tabel untuk menghitung parameter fotometrik ini.

Dalam teknik pencahayaan, besaran turunan digunakan, yang dibentuk menggunakan awalan standar sistem SI internasional, misalnya:

• 1 klm = 103 lm atau 1 klm = 103 lm;
• 1 Mlm = 106 lm;
• 1 slm = 10-3 lm;
• 1 lm = 10-6 lm.

Alat pengukur

Untuk mengukur besaran fotometrik dalam industri, digunakan alat khusus yang disebut fotometer sferis dan goniofotometer. Mereka memungkinkan Anda untuk menentukan fluks bercahaya dan intensitas cahaya dari berbagai lampu.

Fotometer bersifat visual dan objektif.

Prinsip pengoperasian instrumen visual didasarkan pada kemampuan mata untuk menentukan kecerahan yang sama dari iluminasi dari dua permukaan yang dibandingkan yang disinari dengan warna yang sama.

Saat ini, fotometer listrik objektif sangat populer, yang memungkinkan pengukuran parameter cahaya tidak hanya di zona yang terlihat, tetapi juga di luarnya.

Goniofotometer memungkinkan memperoleh data tentang besarnya fluks cahaya, intensitas cahaya, serta indikator kuantitas fotometrik lainnya, seperti kecerahan, distribusi iluminasi, dll.

Rekomendasi untuk mengatur pencahayaan tempat kerja yang tepat

Saat menerangi tempat kerja, dua jenis sumber digunakan: buatan dan alami.

Buatan adalah perangkat dengan lampu dari berbagai jenis: neon, pijar, LED, dll.

Untuk setiap jenis lampu terdapat tabel yang menunjukkan jumlah lumen yang dipancarkan oleh lampu ini.

Nilai ini ditunjukkan pada kemasan produk, jadi saat membeli, pastikan untuk memilih bola lampu, dipandu oleh informasi yang ditempatkan oleh pabrikan di kotak. Kemasan luminer menunjukkan fluks cahaya total, yang mencakup cahaya yang menyebar.

Perhatian! Saat membeli lampu, penting untuk diingat bahwa indikator ini tidak sepenuhnya mencerminkan kecerahannya, karena dapat ditingkatkan melalui penggunaan sistem reflektor, lensa, dan cermin yang ditempatkan di perangkat.

Pemilihan lampu listrik

Sebelum membeli bola lampu, Anda harus terlebih dahulu memilih perlengkapan mana yang Anda butuhkan untuk menciptakan pencahayaan tempat kerja yang tepat. Jika ruangan berbentuk persegi panjang, maka perhitungan jumlah lumen yang diperlukan dilakukan sebagai berikut: Anda perlu mengalikan indikator norma iluminasi objek (ditentukan menurut SNiP), luas area ruangan dan koefisien tergantung pada ketinggian langit-langit ruangan.

Salah satu fenomena paling menarik dan kontroversial di dunia kita adalah cahaya. Untuk fisika, ini adalah salah satu parameter dasar dari banyak perhitungan. Dengan bantuan cahaya, para ilmuwan berharap dapat menemukan petunjuk keberadaan alam semesta kita, serta membuka peluang baru bagi umat manusia. Dalam kehidupan sehari-hari, cahaya juga sangat penting, terutama saat menciptakan pencahayaan berkualitas tinggi di berbagai ruangan.

Salah satu parameter penting cahaya adalah kekuatannya, yang menjadi ciri kekuatan fenomena ini. Kekuatan cahaya dan perhitungan parameter inilah yang akan dikhususkan untuk artikel ini.

Informasi umum tentang konsep

Dalam fisika, intensitas cahaya (Iv) berarti kekuatan fluks cahaya, ditentukan dalam sudut padat tertentu. Dari konsep ini dapat disimpulkan bahwa parameter ini tidak berarti semua cahaya yang tersedia di ruang angkasa, tetapi hanya sebagian darinya yang dipancarkan ke arah tertentu.

Tergantung pada sumber radiasi yang tersedia, parameter ini akan meningkat atau menurun. Perubahannya akan langsung dipengaruhi oleh nilai sudut solid.

Catatan! Dalam beberapa situasi, intensitas cahaya akan sama untuk setiap sudut. Ini dimungkinkan dalam situasi di mana sumber radiasi cahaya menciptakan iluminasi ruang yang seragam.

Parameter ini mencerminkan sifat fisik cahaya, yang membuatnya berbeda dari pengukuran seperti kecerahan, yang mencerminkan sensasi subjektif. Selain itu, kekuatan cahaya dalam fisika dianggap sebagai kekuatan. Untuk lebih tepatnya, itu diperkirakan sebagai satuan daya. Pada saat yang sama, kekuatan di sini berbeda dari konsep biasanya. Di sini, daya tidak hanya bergantung pada energi yang dipancarkan oleh instalasi penerangan, tetapi juga pada hal seperti panjang gelombang.
Perlu dicatat bahwa kepekaan orang terhadap radiasi cahaya secara langsung tergantung pada panjang gelombang. Ketergantungan ini tercermin dalam fungsi efisiensi cahaya spektral. Dalam hal ini, intensitas cahaya itu sendiri adalah besaran yang bergantung pada efisiensi cahaya. Pada panjang gelombang 550 nanometer (hijau), parameter ini akan mengambil nilai maksimumnya. Akibatnya, mata manusia akan lebih atau kurang sensitif terhadap fluks cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.
Satuan ukuran indikator ini adalah candela (cd).

Catatan! Kekuatan radiasi yang berasal dari satu lilin kira-kira sama dengan satu lilin. Candlestick internasional yang sebelumnya digunakan untuk rumus perhitungan adalah 1,005 cd.

Cahaya satu lilin

Dalam kasus yang jarang terjadi, unit pengukuran yang ketinggalan zaman digunakan - lilin internasional. Tetapi di dunia modern, satuan ukuran untuk besaran ini, candela, sudah digunakan hampir di mana-mana.

Diagram parameter fotometrik

IV adalah parameter fotometrik yang paling penting. Selain nilai ini, parameter fotometrik yang paling penting termasuk kecerahan, serta iluminasi. Keempat nilai ini secara aktif digunakan saat membuat sistem pencahayaan di berbagai ruangan. Tanpa mereka, tidak mungkin untuk memperkirakan tingkat penerangan yang diperlukan untuk setiap situasi individu.

Empat karakteristik pencahayaan terpenting

Untuk memudahkan pemahaman fenomena fisik ini, perlu untuk mempertimbangkan diagram yang menggambarkan bidang yang mencerminkan rambat cahaya.

Bagan untuk intensitas cahaya

Diagram menunjukkan bahwa Iv tergantung pada arah menuju sumber radiasi. Artinya untuk lampu LED yang arah pancaran maksimumnya akan diambil sebesar 0 °, maka pada saat mengukur nilai yang kita butuhkan pada arah 180 ° akan diperoleh nilai yang lebih kecil daripada untuk arah 0 °.
Seperti yang Anda lihat, dalam diagram, radiasi yang disebarkan oleh dua sumber (kuning dan merah) akan mencakup area yang sama. Dalam hal ini, radiasi kuning akan dihamburkan, dengan analogi cahaya lilin. Kekuatannya kira-kira sama dengan 100 cd. Apalagi nilai nilai ini akan sama ke segala arah. Pada saat yang sama, merah akan menjadi penunjuk arah. Pada posisi 0 °, itu akan memiliki nilai maksimum 225 cd. Dalam hal ini, nilai ini akan berkurang jika terjadi penyimpangan dari 0 °.

penunjukan parameter SI

Karena Iv adalah besaran fisis, maka dapat dihitung. Untuk ini, formula khusus digunakan. Tetapi sebelum mencapai rumus, perlu dipahami bagaimana nilai yang diinginkan ditulis dalam sistem SI. Dalam sistem ini, nilai kita akan ditampilkan sebagai J (kadang-kadang dilambangkan sebagai I), yang satuannya adalah candela (cd). Satuan pengukuran mencerminkan bahwa Iv dipancarkan oleh radiator penuh di atas luas penampang 1/600.000 m2. akan diarahkan dalam arah tegak lurus terhadap bagian yang diberikan. Dalam hal ini, suhu emitor akan mendekati tingkat di mana, pada tekanan 101325 Pa, pembekuan platina akan diamati.

Catatan! Melalui candela, Anda dapat menentukan sisa unit fotometrik.

Karena fluks cahaya di ruang angkasa terdistribusi secara tidak merata, konsep seperti itu perlu diperkenalkan sebagai sudut padat. Biasanya dilambangkan dengan simbol .
Intensitas cahaya digunakan untuk perhitungan ketika rumus dimensi diterapkan. Dalam hal ini, nilai ini terkait dengan fluks bercahaya melalui rumus. Dalam situasi seperti itu, fluks bercahaya akan menjadi produk dari Iv dan sudut padat, di mana radiasi akan merambat.
Fluks bercahaya (Фv) adalah produk dari intensitas cahaya dan sudut padat di mana fluks merambat. = saya .

Rumus fluks bercahaya

Dari rumus ini dapat disimpulkan bahwa Fv adalah fluks internal yang merambat dalam sudut padat tertentu (satu steradian) dengan adanya Iv dalam satu candela.

Catatan! Steradian adalah sudut padat yang memotong bagian pada permukaan bola yang sama dengan kuadrat jari-jari bola ini.

Dalam hal ini, Iv dan daya dapat dihubungkan melalui radiasi cahaya. Lagi pula, Fv juga dipahami sebagai nilai yang mencirikan kekuatan pancaran radiasi cahaya ketika dirasakan oleh mata manusia rata-rata, yang memiliki kepekaan terhadap radiasi pada frekuensi tertentu. Akibatnya, persamaan berikut dapat diturunkan dari rumus di atas:

Rumus intensitas cahaya

Ini terlihat jelas dalam contoh LED. Dalam sumber radiasi cahaya seperti itu, kekuatannya biasanya sama dengan daya yang dikonsumsi. Akibatnya, semakin tinggi konsumsi listrik, semakin tinggi tingkat radiasi.
Seperti yang Anda lihat, rumus untuk menghitung nilai yang kita butuhkan tidak begitu rumit.

Opsi perhitungan tambahan

Karena distribusi radiasi yang datang dari sumber nyata ke ruang angkasa akan tidak merata, maka v tidak lagi dapat bertindak sebagai karakteristik sumber yang lengkap. Tetapi hanya dengan pengecualian situasi ketika, pada saat yang sama, distribusi radiasi yang dipancarkan ke berbagai arah tidak akan ditentukan.
Untuk mengkarakterisasi distribusi v dalam fisika, konsep seperti kerapatan spasial radiasi fluks cahaya untuk berbagai arah ruang digunakan. Dalam hal ini, untuk Iv, perlu menggunakan rumus yang sudah dikenal, tetapi dalam bentuk yang sedikit ditambah:

Rumus kedua untuk menghitung

Rumus ini akan memungkinkan Anda untuk memperkirakan nilai yang diinginkan dalam berbagai arah.

Kesimpulan

Kekuatan cahaya menempati tempat penting tidak hanya dalam fisika, tetapi juga dalam momen sehari-hari yang lebih duniawi. Parameter ini sangat penting untuk penerangan, yang tanpanya keberadaan dunia yang kita kenal tidak mungkin ada. Pada saat yang sama, nilai ini digunakan tidak hanya dalam pengembangan perangkat pencahayaan baru dengan karakteristik teknis yang lebih menguntungkan, tetapi juga dalam perhitungan tertentu yang terkait dengan organisasi sistem lampu latar.

Penerangan bangunan dengan lampu tanah - ikhtisar instalasi paling populer Lampu gantung anak-anak untuk kamar anak perempuan: kriteria pemilihan

Pertanyaan tentang apa yang diukur dalam fluks bercahaya mulai menjadi masalah bagi pengguna perangkat penerangan hanya ketika jenis lampu muncul, kecerahannya tidak sama dengan konsumsi daya, diukur dalam watt.

Mari kita cari tahu bagaimana konsep kecerahan dihubungkan dengan konsep iluminasi, serta bagaimana Anda dapat membayangkan distribusi aliran cahaya ke seluruh ruangan dan memilih perangkat pencahayaan yang tepat.

Apa itu fluks bercahaya?

Fluks cahaya adalah kekuatan radiasi cahaya yang terlihat oleh mata manusia; energi cahaya yang dipancarkan oleh suatu permukaan (bercahaya atau reflektif). Energi fluks cahaya diukur dalam lumen-detik dan sesuai dengan fluks 1 lumen, dipancarkan atau dirasakan dalam 1 detik. Angka ini menggambarkan aliran total, tidak memperhitungkan efisiensi pemusatan seluruh perangkat. Perkiraan ini juga mencakup cahaya yang tersebar dan tidak berguna, sehingga jumlah lumen yang sama dapat ditemukan di sumber dengan desain yang berbeda.

Penting untuk membedakan antara nilai cahaya dan nilai energi - yang terakhir mencirikan cahaya, terlepas dari sifatnya yang menyebabkan sensasi visual. Setiap kuantitas cahaya fotometrik memiliki analog yang dapat diukur dalam satuan energi atau daya. Untuk energi cahaya, analogi seperti itu adalah energi radiasi (energi radiasi), diukur dalam joule.

Unit fluks bercahaya

1 lumen adalah cahaya yang dipancarkan oleh suatu sumber dengan intensitas cahaya 1 candela dalam sudut padat 1 steradian. Bola lampu pijar 100 watt menghasilkan sekitar 1.000 lumen cahaya. Semakin terang sumber cahaya, semakin banyak lumen yang dipancarkannya.

Selain lumen, ada unit pengukuran lain yang memungkinkan Anda untuk mengkarakterisasi cahaya. Dimungkinkan untuk mengukur kerapatan fluks spasial dan permukaan - ini adalah cara kami mengetahui kekuatan cahaya dan iluminasi. Intensitas cahaya diukur dalam candela, pencahayaan diukur dalam lux. Tetapi lebih penting bagi konsumen untuk mencari tahu di unit apa kecerahan bola lampu dan perlengkapan pencahayaan lainnya ditunjukkan dalam penjualan. Beberapa produsen melaporkan jumlah lumen per watt. Ini adalah bagaimana efisiensi cahaya (keluaran cahaya) diukur: berapa banyak cahaya yang dikeluarkan lampu, menghabiskan 1 watt.

Mendefinisikan Rumus

Karena sumber cahaya mana pun memancarkannya secara tidak merata, jumlah lumen tidak sepenuhnya menjadi ciri perlengkapan pencahayaan. Anda dapat menghitung intensitas cahaya dalam candela dengan membagi fluksnya, yang dinyatakan dalam lumen, dengan sudut padat, yang diukur dalam steradian. Dengan menggunakan rumus ini, akan mungkin untuk memperhitungkan totalitas sinar yang datang dari sumbernya ketika mereka melintasi permukaan bola imajiner, membentuk lingkaran di atasnya.

Tetapi muncul pertanyaan, apa yang memberi dalam praktik jumlah candela yang kita temukan; tidak mungkin menemukan LED atau senter yang cocok hanya dengan parameter intensitas cahaya, Anda juga perlu memperhitungkan rasio sudut hamburan, yang tergantung pada desain perangkat. Saat memilih lampu yang bersinar merata ke segala arah, penting untuk memahami apakah mereka cocok untuk tujuan pembeli.

Jika bola lampu sebelumnya di ruangan yang berbeda dipilih berdasarkan jumlah watt, maka sebelum membeli lampu LED, Anda harus menghitung kecerahan totalnya dalam lumen, dan kemudian membagi angka ini dengan luas ruangan. Beginilah cara iluminasi dihitung, yang diukur dalam lux: 1 lux adalah 1 lumen per 1 m². Ada standar pencahayaan untuk ruangan untuk berbagai keperluan.

Pengukuran fluks bercahaya

Sebelum merilis produk ke pasar, pabrikan membuat di laboratorium definisi dan pengukuran karakteristik perangkat pencahayaan. Di rumah, tanpa peralatan khusus, ini tidak realistis untuk dilakukan. Tetapi Anda dapat memeriksa angka yang ditunjukkan oleh pabrikan menggunakan rumus di atas menggunakan pengukur cahaya ringkas.

Kesulitan mengukur parameter cahaya secara akurat terletak pada kenyataan bahwa ia datang ke semua arah propagasi yang mungkin. Oleh karena itu, laboratorium menggunakan bola dengan permukaan bagian dalam yang memiliki reflektifitas tinggi - fotometer bola; mereka juga digunakan untuk mengukur rentang dinamis kamera, mis. fotosensitifitas matriks mereka.

Dalam kehidupan sehari-hari, lebih masuk akal untuk mengukur parameter cahaya penting seperti penerangan ruangan dan koefisien denyut. Riak tinggi dan pencahayaan redup menyebabkan orang terlalu memaksakan mata, yang menyebabkan kelelahan lebih cepat.

Koefisien pulsasi fluks cahaya adalah indikator yang mencirikan tingkat ketidakrataannya. Tingkat yang diizinkan dari koefisien ini diatur oleh SanPiN.

Tidak selalu mungkin untuk melihat dengan mata telanjang bahwa bola lampu berkedip. Namun demikian, bahkan sedikit kelebihan koefisien denyut mempengaruhi sistem saraf pusat seseorang secara negatif, dan juga mengurangi kinerja. Cahaya yang dapat berdenyut tidak merata dipancarkan oleh semua layar: monitor komputer dan laptop, layar tablet dan ponsel, serta layar TV. Denyut diukur dengan luxmeter-pulsemeter.

Apa itu candela?

Karakteristik penting lainnya dari sumber cahaya adalah candela, yang termasuk dalam 7 unit Sistem Satuan Internasional (SI) yang diadopsi oleh General Conference on Weights and Measures. Awalnya, 1 candela sama dengan radiasi 1 candle, yang diambil sebagai standar. Oleh karena itu nama unit pengukuran ini. Sekarang ditentukan oleh formula khusus.

Candela adalah intensitas cahaya, diukur secara eksklusif dalam arah tertentu. Penyebaran sinar pada bagian bola yang digariskan oleh sudut padat memungkinkan kita untuk menghitung nilai yang sama dengan rasio fluks bercahaya terhadap sudut ini. Tidak seperti lumen, nilai ini digunakan untuk menentukan intensitas sinar. Ini tidak memperhitungkan cahaya yang tidak berguna dan tersebar.

Senter dan lampu langit-langit akan memiliki kerucut cahaya yang berbeda, karena sinar jatuh pada sudut yang berbeda. Candela (lebih tepatnya, millicandelas) digunakan untuk menunjukkan intensitas cahaya sumber dengan cahaya terarah: LED indikator, senter.

Lumens dan Lux

Dalam lumen, jumlah fluks cahaya diukur, ini adalah karakteristik sumbernya. Jumlah sinar yang mencapai permukaan apapun (memantulkan atau menyerap) sudah akan tergantung pada jarak antara sumber dan permukaan ini.

Tingkat iluminasi diukur dalam lux (lx) dengan perangkat khusus - luxmeter. Luxmeter paling sederhana terdiri dari fotosel selenium yang mengubah cahaya menjadi energi arus listrik, dan mikroammeter penunjuk yang mengukur arus ini.

Sensitivitas spektral fotosel selenium berbeda dari sensitivitas mata manusia, sehingga dalam kondisi yang berbeda perlu menggunakan faktor koreksi. Pengukur cahaya paling sederhana dirancang untuk mengukur satu jenis penerangan, seperti siang hari. Tanpa menggunakan koefisien, kesalahan bisa lebih dari 10%.

luxmeters kelas tinggi dilengkapi dengan filter cahaya, nozel bola atau silinder khusus (untuk mengukur pencahayaan spasial), perlengkapan untuk mengukur kecerahan dan memeriksa sensitivitas perangkat. Tingkat kesalahan mereka sekitar 1%.

Penerangan tempat yang buruk berkontribusi pada perkembangan miopia, memiliki efek buruk pada kinerja, menyebabkan kelelahan, dan penurunan mood.

Penerangan minimum permukaan meja komputer menurut SanPiN adalah 400 lux. Meja sekolah harus memiliki penerangan minimal 500 lux.

Lumen dan watt

Lampu hemat energi dengan keluaran cahaya yang sama mengkonsumsi energi listrik 5-6 kali lebih sedikit daripada lampu pijar. LED - 10-12 kali lebih sedikit. Kekuatan fluks cahaya tidak lagi tergantung pada jumlah watt. Tetapi pabrikan selalu menunjukkan watt, karena penggunaan bola lampu yang terlalu kuat dalam kartrid yang tidak dirancang untuk beban seperti itu menyebabkan kerusakan pada peralatan listrik atau korsleting.

Jika Anda mengatur jenis bola lampu yang paling umum dalam urutan menaik dari output cahaya, Anda bisa mendapatkan daftar berikut:

1. Lampu pijar - 10 lumen / watt.
2. Halogen - 20 lumen / watt.
3. Merkuri - 60 lumen / watt.
4. Hemat energi - 65 lumens/watt.
5. Lampu neon kompak - 80 lumens/watt.
6. Halida logam - 90 lumen / watt.
7. Dioda pemancar cahaya (LED) - 120 lumen / watt.

Tetapi kebanyakan orang terbiasa melihat jumlah watt yang ditunjukkan oleh pabrikan saat membeli bola lampu. Untuk menghitung berapa watt per meter persegi yang Anda butuhkan, Anda harus terlebih dahulu memutuskan seberapa terang cahaya di ruangan itu. lampu pijar 20 watt per 1 m² - pencahayaan seperti itu cocok untuk tempat kerja atau ruang tamu; untuk kamar tidur, 10-12 watt per 1 m² sudah cukup. Saat membeli lampu hemat energi, angka-angka ini dibagi 5. Penting untuk memperhitungkan ketinggian langit-langit: jika lebih tinggi dari 3 m, jumlah total watt harus dikalikan dengan 1,5.