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 sifat gelombangnya. 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 merasakan 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 bisa 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 pada 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.

Konverter Panjang dan Jarak Konverter Massa Makanan dan Makanan Massal Konverter Volume Konverter Area Unit Volume dan Resep Konverter Suhu Konverter Tekanan, Tegangan, Modulus Young Konverter Energi dan Kerja Konverter Daya Konverter Gaya Konverter Waktu Konverter Kecepatan Linier Konverter Sudut Datar efisiensi termal dan efisiensi bahan bakar Konverter angka dalam sistem bilangan berbeda Konverter satuan pengukuran kuantitas informasi Kurs mata uang Dimensi pakaian dan sepatu wanita Dimensi pakaian dan sepatu pria Konverter kecepatan sudut dan frekuensi rotasi Konverter percepatan Konverter percepatan sudut Konverter densitas Konverter volume spesifik Konverter momen inersia Momen konverter gaya Konverter torsi Konverter nilai kalor spesifik (menurut massa) Konverter densitas energi dan nilai kalor spesifik bahan bakar (menurut volume) Konverter perbedaan suhu Konverter koefisien Koefisien Ekspansi Termal Konverter Perlawanan Termal Konverter Konduktivitas Termal Konverter Kapasitas Panas Spesifik Konverter Eksposur Energi dan Daya Radiant Konverter Densitas Fluks Panas Koefisien Perpindahan Panas Konverter Aliran Volume Konverter Aliran Massa Konverter Aliran Molar Konverter Densitas Fluks Massa Konverter Konsentrasi Molar Konverter Konsentrasi Massa dalam Solusi Konverter Dinamis ( Konverter Viskositas Kinematik Konverter Tegangan Permukaan Konverter Permeabilitas Uap Konverter Permeabilitas Uap dan Kecepatan Transfer Uap Konverter Tingkat Suara Konverter Sensitivitas Mikrofon Konverter Tingkat Tekanan Suara (SPL) Konverter Tingkat Tekanan Suara dengan Referensi yang Dapat Dipilih Konverter Kecerahan Konverter Intensitas Cahaya Konverter Pencahayaan Grafik Konverter Frekuensi dan Panjang Gelombang Daya ke Diopter x dan Panjang Fokus Diopter Daya dan Pembesaran Lensa (×) Konverter Muatan Listrik Konverter Densitas Muatan Linear Konverter Densitas Muatan Permukaan Konverter Densitas Muatan Massal Konverter Densitas Arus Listrik Konverter Densitas Arus Linear Konverter Densitas Arus Permukaan Konverter Kekuatan Medan Listrik Konverter Potensi Elektrostatik dan Konverter Tegangan Tahanan Listrik Konverter Resistivitas Listrik Konverter Konduktivitas Listrik Konverter Konduktivitas Listrik Konverter Induktansi Kapasitansi Konverter Pengukur Kawat AS Tingkat dalam dBm (dBm atau dBmW), dBV (dBV), watt, dll. unit Konverter gaya gerak magnet Konverter kekuatan medan magnet Konverter fluks magnetik Konverter induksi magnetik Radiasi. Pengonversi Radiasi Penyerapan Tingkat Dosis Radioaktivitas. Radiasi Konverter Peluruhan Radioaktif. Konverter Dosis Paparan Radiasi. Konverter Dosis Terserap Konverter Awalan Desimal Transfer Data Tipografi dan Konverter Satuan Pemrosesan Gambar Konverter Satuan Volume Kayu Perhitungan Massa Molar Tabel Periodik Unsur Kimia oleh D. I. Mendeleev

Nilai awal

Nilai yang dikonversi

Lilin Candela (Jerman) Lilin (Inggris) Lilin Desimal Lilin Pentane Lilin Pentane (10 St) Unit Lilin Hefner Lilin Carcel Desimal (Prancis) Lumen/Lilin Steradian (Internasional)

Lebih lanjut tentang kekuatan cahaya

Informasi Umum

Intensitas cahaya adalah kekuatan fluks cahaya dalam sudut padat tertentu. Artinya, kekuatan cahaya tidak menentukan semua cahaya di ruang angkasa, tetapi hanya cahaya yang dipancarkan ke arah tertentu. Bergantung pada sumber cahaya, intensitas cahaya berkurang atau bertambah seiring perubahan sudut padat, meskipun terkadang nilai ini sama untuk setiap sudut, asalkan sumbernya menyebarkan cahaya secara merata. Kekuatan cahaya adalah sifat fisik cahaya. Dalam hal ini berbeda dari kecerahan, karena dalam banyak kasus ketika orang berbicara tentang kecerahan, itu berarti sensasi subjektif, dan bukan kuantitas fisik. Juga, kecerahan tidak bergantung pada sudut solid, tetapi dirasakan di ruang umum. Sumber yang sama dengan intensitas cahaya yang konstan dapat dirasakan oleh orang-orang sebagai cahaya dengan kecerahan yang berbeda, karena persepsi ini tergantung pada kondisi sekitarnya dan pada persepsi individu setiap orang. Juga, kecerahan dua sumber dengan intensitas cahaya yang sama dapat dirasakan secara berbeda, terutama jika yang satu memberikan cahaya yang menyebar, dan yang lainnya - terarah. Dalam hal ini, sumber terarah akan tampak lebih terang, meskipun intensitas cahaya kedua sumber sama.

Intensitas cahaya dianggap sebagai satuan daya, meskipun berbeda dari konsep daya biasa karena tidak hanya bergantung pada energi yang dipancarkan oleh sumber cahaya, tetapi juga pada panjang gelombang cahaya. Sensitivitas manusia terhadap cahaya bergantung pada panjang gelombang dan dinyatakan sebagai fungsi efisiensi cahaya spektral relatif. Intensitas cahaya tergantung pada efisiensi cahaya, yang mencapai maksimum untuk cahaya dengan panjang gelombang 550 nanometer. Ini hijau. Mata kurang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang atau lebih pendek.

Dalam sistem SI, intensitas cahaya diukur dalam tempat lilin(CD). Satu candela kira-kira sama dengan intensitas cahaya yang dipancarkan oleh satu lilin. Terkadang unit usang juga digunakan, lilin(atau lilin internasional), meskipun dalam banyak kasus unit ini telah digantikan oleh candela. Satu lilin kira-kira sama dengan satu candela.

Jika Anda mengukur intensitas cahaya menggunakan bidang yang menunjukkan perambatan cahaya, seperti pada ilustrasi, Anda dapat melihat bahwa jumlah intensitas cahaya tergantung pada arah sumber cahaya. Misalnya, jika kita mengambil arah radiasi maksimum lampu LED sebagai 0 °, maka intensitas cahaya yang diukur dalam arah 180 ° akan jauh lebih rendah daripada 0 °. Untuk sumber difus, besaran intensitas cahaya untuk 0° dan 180° tidak akan berbeda jauh, dan mungkin sama.

Dalam ilustrasi, cahaya yang dipancarkan oleh dua sumber, merah dan kuning, mencakup area yang sama. Cahaya kuning menyebar, seperti cahaya lilin. Kekuatannya kira-kira 100 cd, terlepas dari arahnya. Merah - sebaliknya, diarahkan. Pada arah 0 °, di mana radiasi maksimum, kekuatannya adalah 225 cd, tetapi nilai ini menurun dengan cepat ketika menyimpang dari 0 °. Misalnya, intensitas cahaya adalah 125 cd bila diarahkan pada sumber 30° dan hanya 50 cd bila diarahkan pada 80°.

Kekuatan cahaya di museum

Staf museum mengukur intensitas cahaya di ruang museum untuk menentukan kondisi optimal bagi pengunjung untuk melihat karya yang dipamerkan, sementara pada saat yang sama memberikan cahaya lembut yang tidak merusak pameran museum sesedikit mungkin. Pameran museum yang mengandung selulosa dan pewarna, terutama yang terbuat dari bahan-bahan alami, rusak karena paparan cahaya yang terlalu lama. Selulosa memberikan kekuatan pada kain, kertas, dan produk kayu; seringkali di museum ada banyak pameran bahan-bahan ini, jadi cahaya di ruang pameran adalah bahaya besar. Semakin kuat intensitas cahayanya, semakin memburuk pameran museum. Selain merusak, cahaya juga mengubah warna atau menguningnya bahan selulosa seperti kertas dan kain. Kadang-kadang kertas atau kanvas tempat lukisan itu dicat lebih cepat rusak dan rusak daripada catnya. Ini sangat bermasalah, karena warna dalam gambar lebih mudah dipulihkan daripada dasarnya.

Kerusakan yang terjadi pada pameran museum tergantung pada panjang gelombang cahaya. Jadi, misalnya, cahaya dalam spektrum oranye adalah yang paling tidak berbahaya, dan cahaya biru adalah yang paling berbahaya. Artinya, cahaya dengan panjang gelombang yang lebih panjang lebih aman daripada cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek. Banyak museum menggunakan informasi ini dan tidak hanya mengontrol jumlah total cahaya, tetapi juga membatasi cahaya biru menggunakan filter jingga muda. Pada saat yang sama, mereka mencoba memilih filter yang sangat terang sehingga, meskipun menyaring cahaya biru, mereka memungkinkan pengunjung untuk menikmati sepenuhnya karya yang dipamerkan di ruang pameran.

Penting untuk tidak lupa bahwa pameran memburuk tidak hanya dari cahaya. Oleh karena itu, sulit untuk memprediksi, hanya berdasarkan kekuatan cahaya, seberapa cepat bahan dari mana mereka dibuat rusak. Untuk penyimpanan jangka panjang di tempat museum, perlu tidak hanya menggunakan pencahayaan rendah, tetapi juga untuk menjaga kelembaban rendah, serta jumlah oksigen yang rendah di udara, setidaknya di dalam kotak pajangan.

Di museum-museum yang dilarang memotret dengan lampu kilat, mereka sering merujuk pada bahaya cahaya untuk pameran museum, terutama ultraviolet. Ini praktis tidak berdasar. Sama seperti membatasi seluruh spektrum cahaya tampak jauh lebih tidak efektif daripada membatasi cahaya biru, melarang lampu kilat memiliki sedikit efek pada tingkat kerusakan cahaya pada pameran. Selama percobaan, para peneliti melihat sedikit kerusakan pada cat air yang disebabkan oleh lampu kilat studio profesional hanya setelah lebih dari satu juta kali kilatan. Kilatan setiap empat detik pada jarak 120 sentimeter dari pameran hampir setara dengan cahaya yang biasanya terjadi di ruang pameran, di mana jumlah cahaya dikontrol dan cahaya biru disaring. Mereka yang mengambil foto di museum jarang menggunakan lampu kilat yang begitu kuat, karena sebagian besar pengunjung bukanlah fotografer profesional dan mengambil gambar dengan ponsel dan kamera saku. Setiap empat detik, lampu kilat di aula jarang berfungsi. Kerusakan dari sinar ultraviolet yang dipancarkan oleh flash juga kecil dalam banyak kasus.

Intensitas cahaya lampu

Merupakan kebiasaan untuk menggambarkan sifat-sifat perlengkapan dengan bantuan intensitas cahaya, yang berbeda dari fluks cahaya - kuantitas yang menentukan jumlah total cahaya, dan menunjukkan seberapa terang sumber ini secara umum. Lebih mudah menggunakan intensitas cahaya untuk menentukan sifat pencahayaan lampu, misalnya, LED. Saat membelinya, informasi tentang intensitas cahaya membantu menentukan dengan kekuatan apa dan ke arah mana cahaya akan menyebar, dan apakah lampu seperti itu cocok untuk pembeli.

Distribusi intensitas cahaya

Selain intensitas cahaya itu sendiri, kurva distribusi intensitas cahaya membantu untuk memahami bagaimana lampu akan berperilaku. Diagram distribusi sudut intensitas cahaya seperti itu adalah kurva tertutup pada bidang atau ruang, tergantung pada simetri lampu. Mereka menutupi seluruh area distribusi cahaya lampu ini. Diagram menunjukkan besarnya intensitas cahaya tergantung pada arah pengukurannya. Grafik biasanya dibangun dalam sistem koordinat kutub atau persegi panjang, tergantung pada sumber cahaya mana grafik itu dibuat. Hal ini sering ditempatkan pada kemasan lampu untuk membantu pelanggan membayangkan bagaimana lampu akan berperilaku. Informasi ini penting bagi para desainer dan teknisi pencahayaan, terutama mereka yang bekerja di bidang perfilman, teater, dan penyelenggaraan pameran dan pertunjukan. Distribusi intensitas cahaya juga mempengaruhi keselamatan berkendara, sehingga para insinyur yang merancang pencahayaan kendaraan menggunakan kurva distribusi intensitas cahaya. Mereka harus mematuhi aturan ketat yang mengatur distribusi intensitas cahaya di lampu depan untuk memastikan keamanan maksimum di jalan.

Contoh pada gambar adalah pada sistem koordinat kutub. A adalah pusat sumber cahaya dari mana cahaya menyebar ke arah yang berbeda, B adalah intensitas cahaya dalam candela, dan C adalah sudut pengukuran arah cahaya, dengan 0° sebagai arah intensitas cahaya maksimum. dari sumber.

Mengukur kekuatan dan distribusi intensitas cahaya

Kekuatan cahaya dan distribusinya diukur dengan instrumen khusus, goniofotometer dan goniometer. Ada beberapa jenis perangkat ini, misalnya, dengan cermin bergerak, yang memungkinkan Anda mengukur intensitas cahaya dari berbagai sudut. Terkadang sumber cahaya itu sendiri bergerak alih-alih cermin. Biasanya, perangkat ini berukuran besar, dengan jarak hingga 25 meter antara lampu dan sensor yang mengukur intensitas cahaya. Beberapa perangkat terdiri dari bola dengan alat pengukur, cermin, dan lampu di dalamnya. Tidak semua goniofotometer berukuran besar, ada juga yang berukuran kecil yang bergerak di sekitar sumber cahaya selama pengukuran. Saat membeli goniofotometer, harga, ukuran, daya, dan ukuran maksimum sumber cahaya yang dapat diukur, di antara faktor-faktor lain, memainkan peran yang menentukan.

Setengah sudut kecerahan

Sudut setengah kecerahan, kadang-kadang juga disebut sudut pancaran, adalah salah satu besaran yang membantu menggambarkan sumber cahaya. Sudut ini menunjukkan seberapa diarahkan atau menyebar sumber cahaya. Ini didefinisikan sebagai sudut kerucut cahaya di mana intensitas cahaya sumbernya sama dengan setengah dari intensitas maksimumnya. Pada contoh pada gambar, intensitas cahaya maksimum dari sumber adalah 200 cd. Mari kita coba menentukan sudut setengah kecerahan menggunakan grafik ini. Setengah dari intensitas cahaya sumber sama dengan 100 cd. Sudut di mana intensitas cahaya berkas mencapai 100 cd., yaitu, sudut setengah kecerahan, sama dengan 60+60=120° pada grafik (setengah dari sudut ditunjukkan dengan warna kuning). Untuk dua sumber cahaya dengan jumlah total cahaya yang sama, sudut setengah kecerahan yang lebih sempit berarti bahwa intensitas cahayanya lebih besar, dibandingkan dengan sumber cahaya kedua, untuk sudut antara 0° dan sudut setengah kecerahan. Artinya, sumber terarah memiliki sudut setengah kecerahan yang lebih sempit.

Ada keuntungan untuk sudut setengah kecerahan lebar dan sempit, dan mana yang lebih disukai tergantung pada aplikasi sumber cahaya tersebut. Jadi, misalnya, untuk scuba diving, Anda harus memilih senter dengan sudut setengah kecerahan yang sempit, jika visibilitasnya bagus di dalam air. Jika visibilitasnya buruk, maka tidak masuk akal untuk menggunakan senter seperti itu, karena hanya membuang energi dengan sia-sia. Dalam hal ini, lebih baik menggunakan senter dengan sudut setengah kecerahan lebar yang menyebarkan cahaya dengan baik. Selain itu, senter seperti itu akan membantu selama pemotretan foto dan video, karena menerangi area yang lebih luas di depan kamera. Beberapa lampu selam memungkinkan Anda untuk secara manual menyesuaikan setengah sudut kecerahan, yang berguna karena penyelam tidak selalu dapat memprediksi visibilitas apa yang akan terjadi di tempat mereka menyelam.

Kirim pertanyaan ke TCTerms dan dalam beberapa menit Anda akan menerima jawaban.

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, dimungkinkan untuk memperhitungkan himpunan 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 suasana hati.

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 produsen 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.

Siapa pun yang mulai mempelajari karakteristik lampu dan jenis lampu tertentu pasti akan menemukan konsep seperti iluminasi, fluks cahaya, dan intensitas cahaya. Apa artinya dan bagaimana mereka berbeda satu sama lain?

Mari kita coba memahami besaran-besaran ini dengan kata-kata yang sederhana dan mudah dipahami. Bagaimana mereka saling berhubungan, unit pengukuran mereka dan bagaimana semuanya dapat diukur tanpa instrumen khusus.

Apa itu fluks bercahaya?

Di masa lalu yang indah, parameter utama di mana bola lampu dipilih di lorong, di dapur, di aula, adalah kekuatannya. Tidak ada yang pernah berpikir untuk bertanya di toko tentang semacam lumen atau candela.

Saat ini, dengan perkembangan pesat LED dan jenis lampu lainnya, pergi ke toko untuk membeli barang baru disertai dengan banyak pertanyaan tidak hanya tentang harga, tetapi juga tentang karakteristiknya. Salah satu parameter yang paling penting adalah fluks bercahaya.

Secara sederhana, fluks bercahaya adalah jumlah cahaya yang diberikan lampu.

Namun, jangan bingung fluks bercahaya masing-masing LED dengan fluks bercahaya perlengkapan rakitan. Mereka mungkin berbeda secara signifikan.

Harus dipahami bahwa fluks bercahaya hanyalah salah satu dari banyak karakteristik sumber cahaya. Selain itu, nilainya tergantung pada:

• dari sumber daya

Berikut adalah tabel ketergantungan ini untuk lampu LED:

Dan ini adalah tabel perbandingannya dengan jenis lampu pijar, fluorescent, DRL, HPS lainnya:

Bola lampu pijarLampu pijar Halogen HPS DRL

Namun, ada nuansa di sini. Teknologi LED masih berkembang dan sangat mungkin bahwa bohlam LED dengan daya yang sama, tetapi dari produsen yang berbeda, akan memiliki fluks bercahaya yang sama sekali berbeda.

Hanya saja beberapa dari mereka telah melangkah lebih maju, dan telah belajar untuk menembak lebih banyak lumen per watt daripada yang lain.

Seseorang akan bertanya untuk apa semua tabel ini? Agar penjual dan produsen tidak menipu Anda dengan bodoh.

Di kotak mereka akan menulis dengan indah:

• daya 9W

• keluaran cahaya 1000lm

• analog lampu pijar 100W

Apa yang akan Anda lihat pertama kali? Itu benar, untuk apa yang lebih akrab dan mudah dipahami - indikator analog lampu pijar.

Tetapi dengan kekuatan seperti itu, Anda tidak akan dekat dengan cahaya lama. Mulailah bersumpah pada LED dan teknologi ketidaksempurnaannya. Dan intinya ternyata pabrikan dan produknya tidak bermoral.

• dari efisiensi

Artinya, seberapa efisien sumber tertentu mengubah energi listrik menjadi cahaya. Misalnya, lampu pijar biasa memiliki pengembalian 15 lm / W, dan lampu natrium tekanan tinggi memiliki pengembalian 150 lm / W.

Ternyata ini adalah sumber 10 kali lebih efisien daripada bola lampu sederhana. Dengan kekuatan yang sama, Anda memiliki 10 kali lebih banyak cahaya!

Fluks bercahaya diukur dalam Lumens - Lm.

Apa itu 1 Lumen? Pada siang hari dalam cahaya normal, mata kita paling sensitif terhadap warna hijau. Misalnya, jika kita mengambil dua lampu dengan kekuatan biru dan hijau yang sama, maka hijau akan tampak lebih cerah bagi kita semua.

Panjang gelombang hijau adalah 555 nm. Radiasi semacam itu disebut monokromatik karena mengandung jangkauan yang sangat sempit.

Tentu saja, pada kenyataannya, hijau dilengkapi dengan warna lain, sehingga pada akhirnya Anda bisa mendapatkan warna putih.

Tetapi karena kepekaan mata manusia terhadap hijau maksimum, maka lumen terikat padanya.

Jadi, fluks bercahaya satu lumen, sama saja, sesuai dengan sumber yang memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 555 nm. Dalam hal ini, kekuatan sumber tersebut adalah 1/683 W.

Mengapa tepatnya 1/683, dan bukan 1 W untuk ukuran yang baik? Nilai 1/683 W muncul secara historis. Awalnya, sumber cahaya utama adalah lilin biasa, dan pancaran semua lampu dan lampu baru dibandingkan dengan cahaya dari lilin.

Saat ini, nilai 1/683 ini disahkan oleh banyak perjanjian internasional dan diterima di mana-mana.

Mengapa kita membutuhkan kuantitas seperti fluks bercahaya? Dengan bantuannya, Anda dapat dengan mudah menghitung pencahayaan ruangan.

Ini secara langsung mempengaruhi penglihatan seseorang.

Perbedaan antara iluminasi dan fluks bercahaya

Pada saat yang sama, banyak yang mengacaukan unit pengukuran Lumens dengan Lux. Ingat, lux adalah ukuran pencahayaan.

Bagaimana menjelaskan dengan jelas perbedaan mereka? Bayangkan tekanan dan kekuatan. Hanya dengan jarum kecil dan sedikit tenaga, tekanan spesifik yang tinggi dapat dibuat pada satu titik.

Juga, dengan bantuan fluks bercahaya lemah, dimungkinkan untuk membuat pencahayaan tinggi di satu area permukaan.

1 Lux adalah ketika 1 Lumen jatuh pada 1m2 area yang diterangi.

Katakanlah Anda memiliki lampu dengan fluks bercahaya 1000 lm. Di bagian bawah lampu ini ada meja.

Harus ada cahaya dalam jumlah tertentu di permukaan meja ini agar Anda bisa bekerja dengan nyaman. Sumber utama untuk standar iluminasi adalah persyaratan kode praktik SP 52.13330

Untuk tempat kerja biasa, ini adalah 350 Lux. Untuk tempat di mana pekerjaan kecil yang tepat dilakukan - 500 Lx.

Penerangan ini akan tergantung pada banyak parameter. Misalnya dari jarak ke sumber cahaya.

Dari benda asing di dekatnya. Jika meja berada di dekat dinding putih, maka akan ada lebih banyak suite, masing-masing, daripada dari yang gelap. Refleksi pasti akan mempengaruhi hasil keseluruhan.

Pencahayaan apa pun dapat diukur. Jika Anda tidak memiliki pengukur lux khusus, gunakan program di smartphone modern.

Bersiaplah untuk kesalahan sekalipun. Tetapi untuk membuat analisis awal begitu saja, telepon akan baik-baik saja.

Perhitungan fluks bercahaya

Dan bagaimana cara mengetahui perkiraan fluks cahaya dalam lumen, tanpa alat ukur sama sekali? Di sini Anda dapat menggunakan nilai keluaran cahaya dan ketergantungan proporsionalnya pada aliran.

Aliran cahaya- kekuatan radiasi cahaya, yaitu radiasi yang terlihat, diperkirakan oleh sensasi cahaya yang dihasilkannya pada mata manusia. Output cahaya diukur dalam lumen.

Misalnya, lampu pijar (100 W) memancarkan fluks bercahaya sama dengan 1350 lm, dan lampu neon LB40 - 3200.

Satu lumen sama dengan fluks cahaya yang dipancarkan oleh sumber isotropik titik, dengan intensitas cahaya sama dengan satu candela, menjadi sudut padat, satu steradian (1 lm = 1 cd sr).

Fluks cahaya total yang dibuat oleh sumber isotropik, dengan intensitas cahaya satu candela, sama dengan 4π lumen.

Ada definisi lain: satuan fluks bercahaya adalah lumen(lm), sama dengan fluks yang dipancarkan oleh benda hitam dari luas 0,5305 mm 2 pada suhu pemadatan platina (1773 ° C), atau 1 lilin 1 steradian.

Kekuatan cahaya- kerapatan spasial fluks bercahaya, sama dengan rasio fluks bercahaya dengan nilai sudut padat di mana radiasi didistribusikan secara merata. Satuan intensitas cahaya adalah candela.

penerangan- kerapatan permukaan dari insiden fluks bercahaya di permukaan, sama dengan rasio fluks bercahaya dengan ukuran permukaan yang diterangi, di mana ia didistribusikan secara merata.

Satuan penerangan adalah luks (lx), sama dengan iluminasi yang dibuat oleh fluks bercahaya 1 lm, didistribusikan secara merata di area 1 m 2, yaitu sama dengan 1 lm / 1 m 2.

Kecerahan- kerapatan permukaan intensitas cahaya dalam arah tertentu, sama dengan rasio intensitas cahaya terhadap area proyeksi permukaan cahaya pada bidang yang tegak lurus terhadap arah yang sama.

Satuan kecerahan adalah candela per meter persegi (cd/m2).

Luminositas (ringan)- kerapatan permukaan fluks bercahaya yang dipancarkan oleh permukaan, sama dengan rasio fluks bercahaya dengan luas permukaan bercahaya.

Satuan luminositas adalah 1 lm/m 2 .

Satuan besaran ringan dalam sistem internasional satuan SI (SI)

Nama nilai	Nama unit	Ekspresi melalui satuan SI (SI)	Penunjukan satuan
			Rusia	di antara- rakyat
Kekuatan cahaya	candela	CD	CD	CD
Aliran cahaya	lumen	cd sr	aku	aku
energi cahaya	lumen kedua	cd sr s	lm s	lm s
penerangan	kemewahan	cd sr / m2	Oke	lx
Kilau	lumen per meter persegi	cd sr / m2	lm m 2	lm/m2
Kecerahan	candela per meter persegi	cd/m2	cd/m2	cd/m2
paparan cahaya	lux detik	cd sr s / m2	lx s	lx s
energi radiasi	Joule	kg m 2 / dtk 2	J	J
Fluks radiasi, daya radiasi	watt	kg m 2 / s 3	sel	W
Setara cahaya dengan fluks radiasi	lumen per watt		lm/W	lm/W
Kerapatan fluks radiasi permukaan	watt per meter persegi	kg/s 3	W/m2	w/m2
Tenaga energi cahaya (radiant power)	watt per steradian	kg m2/(s 3 sr)	Selasa/Rabu	w/sr
Kecerahan Energi	watt per meter persegi steradian	kg/(dtk 3 dtk)	W / (sr m 2)	W/(sr m 2)
Penerangan energi (iradiasi)	watt per meter persegi	kg/s 3	W/m2	w/m2
Luminositas energi (pancaran)	watt per meter persegi	kg/s 3	W/m2	w/m2

Contoh:

PETUNJUK LISTRIK"
Di bawah redaksi umum. Profesor MPEI V.G. Gerasimova dan lainnya.
M.: Penerbit MPEI, 1998