Koja je jedinica za mjerenje intenziteta svjetlosti? Koji je to mjerenje intenziteta svjetlosti?

Danas ćemo govoriti o mjernoj jedinici intenziteta svjetlosti. Ovaj članak će čitateljima otkriti svojstva fotona koji će vam pomoći u određivanju svjetlosti svjetlosti.

Čestica ili val?

Početkom dvadesetog stoljeća znanstvenici su bili zbunjeni ponašanjem svjetlosnih kantona - fotona. S jedne strane, smetnje i difrakcija govorile su o svojoj valnoj srži. Slijedom toga, svjetlo je obilježavalo takva svojstva kao frekvencija, valna duljina i amplituda. S druge strane, Lebedevovi eksperimenti uvjerili znanstvenu zajednicu da fotoni prenose zamah na površine. Bilo bi nemoguće, nemojte česticu mase. Stoga su fizičari morali priznati: elektromagnetsko zračenje je i val i materijalni objekt.

Energija fotona

Kao što je Einstein dokazao, masa je energija. Ova činjenica dokazuje našu središnju zvijezdu, Sunce. Termonuklearna reakcija pretvara masu vrlo komprimiranog plina u čistu energiju. Ali kako odrediti snagu emitiranog zračenja? Zašto, primjerice, ujutro, intenzitet svjetlosti sunca je niži nego u podne? Karakteristike opisane u prethodnom odjeljku međusobno su povezane konkretnim odnosima. I svi oni ukazuju na energiju koju nosi elektromagnetsko zračenje. Ta se vrijednost mijenja na veću stranu kada:

• smanjenje valne duljine;
• povećanje učestalosti.

Koja je energija elektromagnetskog zračenja?

1. Ako je prepreka čvrsta, tada većinu vremena to svjetlo zagrijava. Sljedeći scenariji su također mogući: foton mijenja smjer gibanja, stimulira kemijsku reakciju ili uzrokuje da jedan od elektrona napusti svoju orbitu i odlazi u drukčije stanje (fotoelektrični efekt).
2. Ako je prepreka jedina molekula, na primjer, iz rijetkog oblaka plina u otvorenom prostoru, tada foton uzrokuje snažnije oscilacije svih njegovih veza.
3. Ako je prepreka masivno tijelo (na primjer, zvijezda ili čak galaksija), svjetlo izobličuje i mijenja smjer kretanja. Ovaj se učinak temelji na sposobnosti da se "gleda" u daleku prošlost svemira.

Znanost i čovječanstvo

Znanstveni podaci često izgledaju kao nešto sažetak, neprimjenjivi u životu. To se događa s karakteristikama svjetla. Ako govorimo o eksperimentu ili mjerimo emisiju zvijezda, znanstvenici trebaju znati apsolutne vrijednosti (oni se nazivaju fotometrijski). Ti se pojmovi, u pravilu, izražavaju u smislu energije i moći. Podsjetimo, moć znači brzinu promjene energije po jedinici vremena, i općenito pokazuje količinu rada koju sustav može proizvesti. Ali čovjek je ograničen u svojoj sposobnosti da iskusi stvarnost. Na primjer, koža se osjeća toplo, no oko ne vidi foton infracrvenog zračenja. Isti se problem odnosi i na jedinice intenziteta svjetlosti: snaga koju zračenje pokazuje je zapravo različita od snage koju ljudsko oko može doživjeti.

Spektralna osjetljivost ljudskog oka

Podsjećamo vas da ćemo razgovarati ispod prosječnih pokazatelja. Svi su ljudi različiti. Neke osobe uopće ne percipiraju pojedinačne boje (sjenila za boje). Za druge, kultura boja ne podudara se s opće prihvaćenom znanstvenom točkom gledišta. Na primjer, Japanci ne razlikuju zeleno i plavo, a britanski - plavi i plavi. Na tim jezicima, različite boje označene su jednim riječima.

Jedinica intenziteta svjetlosti ovisi o spektralnoj osjetljivosti prosječnog ljudskog oka. Maksimalno dnevno svjetlo pada na foton s valnom duljinom od 555 nanometara. To znači da na suncu osoba vidi zelenu boju najbolje. Maksimalna noćna vizija je foton s valnom duljinom od 507 nanometara. Stoga, kada je Mjesec ljudi bolje vidjeti plave predmete. U sumraku sve ovisi o rasvjeti: to je bolje, više "zelena" postaje maksimalna boja koju osoba doživljava.

Struktura ljudskog oka

Gotovo uvijek, kad je u pitanju viđenje, kažemo da vidi oči. Ovo je netočna izjava, jer mozak prije svega percipira. Oko je samo alat koji prenosi informacije o svjetlosnom toku na glavno računalo. I, kao i svaki instrument, cijeli sustav percepcije boja ima svoja ograničenja.

U ljudskoj mrežnici postoje dvije različite vrste stanica - čunjevi i štapovi. Prvi su odgovorni za dnevnu viziju i bolje prepoznaju boje. Drugi pružaju noćni vid, zahvaljujući štapićima osoba razlikuje svjetlo i sjenu. Ali oni ne uzimaju boju dobro. Štapovi su također osjetljiviji na kretanje. Zato, ako osoba prolazi kroz mjesečinu park ili šumu, primjećuje svako kretanje grana, svaki uzdah vjetra.

Evolucijski razlog ove podjele je jednostavan: imamo jedno sunce. Mjesec sjaje reflektiranim svjetlom, što znači da se njegov spektar ne razlikuje mnogo od spektra središnje svjetiljke. Dakle, dan je podijeljen u dva dijela - osvijetljen i tamne. Ako ljudi žive u sustavu od dvije ili tri zvijezde, onda bi naša vizija mogla imati više komponenti, od kojih je svaka prilagođena spektru jednog svjetiljka.

Moram reći da na našem planetu postoje bića čiji se vid razlikuje od čovjeka. Napušteni stanovnici, na primjer, imaju oči u infracrvenom svjetlu. Neke ribe vide bliske ultraljubičaste zrake, jer ovo zračenje prodire dublje u vodu dublje. Naši kućni ljubimci, mačke i psi, razlikuju se različitim bojama, a njihov je spektar rezano: oni su bolje prilagođeni svjetlosnoj skrbi.

Ali ljudi su svi različiti, kao što smo već spomenuli. Neki predstavnici čovječanstva vide blizu infracrvenog svjetla. Ne možemo reći da ne trebaju toplinske aparate, ali su u stanju da vide nešto više crvenih nijansi od većine. U drugima se razvija ultraljubičasti dio spektra. Takav slučaj opisan je, na primjer, u filmu "Planet Ka-Peaks". Protagonist tvrdi da je došao iz drugog zvjezdastog sustava. Ispitivanje je otkrilo u njemu sposobnost da vide ultraljubičasto zračenje.

Da li to dokazuje da je Prot stranac? Ne, nije. Neki ljudi to mogu učiniti. Osim toga, bliski ultraljubičasto blisko susreće vidljivi spektar. Nije ni čudo da netko percipira malo više. Ali Superman definitivno nije od Zemlje: rendgenski spektar je previše udaljen od vidljivog, tako da se takva vizija može objasniti s ljudske točke gledišta.

Apsolutne i relativne jedinice za određivanje svjetlosnog toka

Neovisno o spektralnoj osjetljivosti, količina koja pokazuje protok svjetla u poznatom smislu, naziva se "candela". Jedinica mjerenja kapaciteta već s više "ljudskim" stavom ističe se na isti način. Jedina je razlika u matematičkoj notaciji tih pojmova: apsolutna vrijednost ima niži indeks "e", u odnosu na ljudsko oko - "upsilon". Ali nemojte zaboraviti da će vrijednosti ovih kategorija biti vrlo različite. To se mora uzeti u obzir prilikom rješavanja stvarnih problema.

Brojanje i usporedba apsolutnih i relativnih vrijednosti

Da biste razumjeli što se mjeri snagom svjetlosti, potrebno je usporediti "apsolutne" i "ljudske" vrijednosti. S desne su čisto fizički koncepti. S lijeve strane nalaze se veličine u kojima se transformiraju pri prolasku kroz sustav ljudskog oka.

1. Snaga zračenja postaje snaga svjetlosti. Koncepti se mjeri u kandelama.
2. Svjetlost energije se pretvori u svjetlost. Vrijednosti se izražavaju u kandelama po kvadratnom metru.

Sigurno je da je čitač ovdje vidio poznate riječi. Mnogo puta u životu ljudi kažu: "Vrlo svijetlo sunce, idi u sjenu" ili "Napravite monitor svjetlijim, film je previše taman i mračan". Nadamo se da će članak blago pojasniti gdje dolazi taj koncept, a također i kako se zove jedinica svjetlosnog intenziteta.

Značajke pojma "candela"

Malo veći, već smo spomenuli ovaj pojam. Također smo objasnili zašto se ova riječ odnosi na potpuno različite pojmove fizike koji se odnose na moć elektromagnetskog zračenja. Dakle, mjerna jedinica snage svjetlosti naziva se "candela". Ali što je to jednako? Jedna kandela je snaga svjetlosti u poznatom smjeru iz izvora koji emitira strogo jednobojno zračenje s frekvencijom od 5.4 x 10¹⁴, snaga izvora energije u ovom smjeru iznosi 1/683 W po jedinici čvrstog kuta. Za prevođenje frekvencije u valnu duljinu, čitač može biti vrlo ja, formula je vrlo jednostavna. Recimo: rezultat leži u vidljivom području.

Jedinica mjerenja snage svjetlosti naziva se "candela" iz dobrog razloga. Oni koji znaju engleski, sjetite se da je svijeća svijeća. Prije toga su mnogi dijelovi ljudske aktivnosti izmjereni u prirodnim parametrima, na primjer konjskih snaga, milimetara žive. Stoga nije čudo da je mjerna jedinica snage svjetlosti candela, jedna svijeća. Samo je svijeća vrlo osebujna: sa strogo određenom valnom duljinom, i stvaranje određenog broja fotona u sekundi.