Candela

Candela (fra lat. candela - candle; russisk betegnelse: cd ; international: cd ) er en lysstyrkeenhed , en af de syv grundlæggende enheder i International System of Units (SI) . Defineret som "lysstyrken i en given retning af en kilde, der udsender monokromatisk stråling med en frekvens på 540⋅10 12 Hz , hvis lysstyrke i den retning er 1/683 W / sr " [1] [2] . Vedtaget som SI-enhed i 1979 af XVI General Conference on Weights and Measures .

Det følger af definitionen, at værdien af den spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling for en frekvens på 540⋅10 12 Hz er 683 lm / W = 683 cd sr/W nøjagtigt .

Den valgte frekvens svarer til en bølgelængde på 555.016 nm i luft under standardbetingelser [3] og er tæt på det menneskelige øjes maksimale følsomhed , beliggende ved en bølgelængde på 555 nm. Hvis strålingen har en anden bølgelængde, så kræves der en større energiintensitet af lys for at opnå den samme lysstyrke.

Detaljeret anmeldelse

Alle lysmængder er reducerede fotometriske mængder . Dette betyder, at de er dannet ud fra den tilsvarende energifotometriske størrelse ved hjælp af en funktion, der repræsenterer afhængigheden af den spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling for dagssyn af bølgelængde. Denne funktion er normalt repræsenteret som Nogle gange også kaldet den fotometriske ækvivalent af stråling. $K_{m}\cdot V(\lambda )$ $V(\lambda)$ $K_{m}$ $K_{m}$

Beregningen af lysmængden svarende til energimængden foretages ved hjælp af formlen $X_{v},$ $X_{e},$

X_{v}=K_{m}\int \limits _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}X_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )\,d\lambda ,

hvor er spektraltætheden af en størrelse defineret som forholdet mellem mængden pr. lille spektralinterval indesluttet mellem og til bredden af dette interval: $X_{{e,\lambda }}$ $X_{e},$ $dX_{e}(\lambda ),$ $\lambda$ $\lambda +d\lambda ,$

X_{e,\lambda }(\lambda )={\frac {dX_{e}(\lambda )}{d\lambda )).

Det kan bemærkes, at vi her mener fluxen af den del af strålingen, hvis bølgelængde er mindre end den aktuelle værdi . $X_{e}(\lambda )$ $\lambda$

Funktionen er bestemt empirisk og er givet i tabelform [4] . Dens værdier afhænger ikke af valget af anvendte lysenheder. $V(\lambda)$

I modsætning til hvad der blev sagt om betydningen er helt bestemt af valget af hovedlysenheden. For at etablere et forhold mellem lys- og energimængder i SI-systemet er det derfor nødvendigt at bestemme værdien svarende til candela-enheden for lysstyrke, der er vedtaget i SI. Med en streng tilgang til definitionen , skal det tages i betragtning, at spektralpunktet 540⋅10 12 Hz, som der henvises til i definitionen af candela, ikke falder sammen med positionen for funktionens maksimum . $V(\lambda)$ $K_{m}$ $K_{m}$ $K_{m}$ $V(\lambda)$

Lyseffektivitet af stråling med en frekvens på 540⋅10 12 Hz

I det generelle tilfælde er lysets intensitet relateret til intensiteten af stråling af relationen $I_{v}$ $I_{e}$

I_{v}=K_{m}\cdot \int \limits _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}I_{e,\lambda }( \lambda )V(\lambda )\,d\lambda ,

hvor er spektraltætheden af strålingskraften, lig med . $I_{{e,\lambda }}$ ${\frac {dI_{e}(\lambda )}{d\lambda }}$

For monokromatisk stråling med en bølgelængde forenkler formlen, der relaterer lysstyrken til strålingsintensiteten , idet den tager formen $\lambda$ $I_{v}(\lambda )$ $I_{e}(\lambda )$

I_{v}(\lambda )=K_{m}\cdot I_{e}(\lambda )V(\lambda )

eller, efter at have gået fra bølgelængder til frekvenser,

I_{v}(\nu )=K_{m}\cdot I_{e}(\nu )V(\nu ).

Fra den sidste relation for ν 0 = 540⋅10 følger 12 Hz

K_{m}\cdot V(\nu _{0})={\frac {I_{v}(\nu _{0})}{I_{e}(\nu _{0})} }.

Givet definitionen af en candela, får vi

K_{m}\cdot V(\nu _{0})=683~\mathrm {\frac {cd\cdot sr}{W))

, eller, hvilket er det samme

683~{\mathrm {{\frac {lm}{W}}}}.

Produktet er værdien af den spektrale lyseffektivitet af monokromatisk stråling for en frekvens på 540⋅10 12 Hz. Som det følger af produktionsmetoden, er denne værdi lig med 683 cd sr/W = 683 lm/W nøjagtigt . $K_{m}\cdot V(\nu _{0})$

Maksimal lysudbytte K m

For at bestemme , skal det tages i betragtning, at frekvensen 540⋅10 12 Hz, som nævnt ovenfor, svarer til en bølgelængde på ≈555,016 nm. Derfor indebærer den sidste lighed $K_{m}$

K_{m}={\frac {683}{V(555{,}016)}}~\mathrm {\frac {lm}{W}} .

Den normaliserede funktion er givet i tabelform med et interval på 1 nm; den har et maksimum svarende til enhed ved en bølgelængde på 555 nm. Interpolation af dens værdier for en bølgelængde på 555,016 nm giver en værdi på 0,999997 [3] . Ved at bruge denne værdi får vi $V(\lambda)$

K_{m}=683{,}002~\mathrm {\frac {lm}{W)) .

I praksis, med tilstrækkelig nøjagtighed for alle tilfælde, anvendes en afrundet værdi $K_{m}=683~\mathrm {\frac {lm}{W)) .$

Således er forholdet mellem en vilkårlig lysmængde og dens tilsvarende energimængde i SI-systemet udtrykt ved den generelle formel $X_{v}$ $X_{e}$

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

Historie

I 1893 i Tyskland , og derefter i Østrig , Schweiz og i de skandinaviske lande, blev " Hefner-stearinlyset " [5] , foreslået i 1884 af F. Hefner-Altenek , vedtaget som en enhed for lysstyrke . I dette tilfælde tjente en vægelampe af et specielt design som standard. Det brugte amylacetat som brændstof .
I 1896 vedtog den internationale elektrotekniske kongres et "decimallys", svarende til 1,12 Hefner-lys.
I 1909 blev decimallyset erstattet af det "internationale stearinlys", svarende til 1,11 Hefner-lys. Det internationale stearinlys blev ikke gengivet ved hjælp af en vægelampe, men ved hjælp af specielle glødelamper .
I 1948 blev der besluttet at vedtage en ny enhed - candelaen. Candela var baseret på brugen af en lysstandard med egenskaber tæt på dem for en absolut sort krop (Plancks emitter). Lysemitteren i standarden var et rør lavet af smeltet thoriumoxid og omgivet på alle sider af platin , som havde en størkningstemperatur (2046,6 K). Candela blev defineret som intensiteten af lys udsendt i retning af normalen fra 1/60 cm 2 af den udstrålende overflade af den specificerede standard. Candelaen introduceret på denne måde var 1.005 gange mindre end det internationale stearinlys [6] . Den blev brugt som en enhed for lysstyrke indtil 1979.
I 1979 vedtog den XVI General Conference on Weights and Measures (CGPM) definitionen af candela, gyldig indtil 2019.
I 2011 vedtog XXIV CGPM en resolution [7] , hvori det især blev foreslået at vedtage en ny definition af candelaen i en fremtidig revision af det internationale system af enheder. Den foreslåede nye definition, der i beslutningen er kvalificeret som fuldstændig ækvivalent med den eksisterende, er formuleret som følger. “Candelaen, symbol cd, er enheden for lysstyrke i en given retning; dens værdi bestemmes ved at indstille den numeriske værdi af lyseffektiviteten af monokromatisk stråling med en frekvens på 540⋅10 12 Hz til nøjagtigt 683, hvis den er udtrykt i SI-enheden m −2 kg −1 s 3 cd sr, eller cd sr W − 1 , hvilket er lig med lm W −1 ".
XXV CGPM, afholdt i 2014, besluttede at fortsætte arbejdet med at forberede en ny revision af SI, herunder en omdefinering af candelaen, og planlagde at færdiggøre dette arbejde inden 2018 for at erstatte den eksisterende SI med en opdateret version på XXVI CGPM samme år [8] . Den nye definition trådte i kraft i 2019.

Eksempler

Intensiteten af lyset, der udsendes af et stearinlys , er omtrent lig med en candela, så denne måleenhed hed tidligere "stearinlys", nu er dette navn forældet og bruges ikke.

For husholdningsglødelamper er lysstyrken i candela omtrent lig med deres effekt i watt.

Lysintensitet fra forskellige kilder

Kilde	Power, W	Omtrentlig lysintensitet, cd
Lys		en
Moderne (2010) glødelampe	100	100
Almindelig LED	0,015...0,1	0,005...3
Super lysstærk LED	en	25…500
Super lysstærk LED med kollimator	en	1500
Moderne (2010) fluorescerende lampe	22	120
Søn [9]	3,83⋅10 26	2,8⋅10 27

Lette mængder

Oplysninger om de vigtigste lysfotometriske mængder er angivet i tabellen.

Lys fotometriske størrelser SI

Navn	Værdibetegnelse	Definition	SI-enhedsnotation	Energianalog
lys energi	$Q_{v}$	$K_{m}\int _{380~{\text{nm))}^{780~{\text{nm))}Q_{e,\lambda }(\lambda )V(\lambda )\ ,d\lambda$	lm s _	Strålingsenergi
Let flow	$\Phi _{v}$	${\frac {dQ_{v}}{dt}}$	lm	strålingsflux
Lysets kraft	$I_{v}$	${\frac {d\Phi _{v}}{d\Omega }}$	cd	Strålingsstyrke (lysets energistyrke)
Volumetrisk tæthed af lysenergi	$U_{v}$	${\frac {dQ_{v}}{dV}}$	lm s m −3	Volumetrisk strålingsenergitæthed
Lysstyrke	$M_{v}$	${\frac {d\Phi _{v}}{dS_{1}}}$	lm m −2	Energi lysstyrke
Lysstyrke	$L_{v}$	${\frac {d^{2}\Phi _{v}}{d\Omega \,dS_{1}\,\cos \varepsilon }}$	cd m -2	Energi Lysstyrke
Integreret lysstyrke	$\Lambda _{v}$	$\int _{0}^{t}L_{v}(t')\,dt'$	cd s m −2	Integreret energilysstyrke
belysning	$E_{v}$	${\frac {d\Phi _{v}}{dS_{2}}}$	Okay	Bestråling
lyseksponering	$H_{v}$	${\frac {dQ_{v}}{dS_{2}}}$	lx s	energieksponering
Spektral tæthed af lysenergi	$Q_{{v,\lambda }}$	${\frac {dQ_{v}}{d\lambda }}$	lm s m −1	Spektral energitæthed af stråling

Her er arealet af kildeoverfladeelementet, er arealet af modtageroverfladeelementet og er vinklen mellem normalen til kildeoverfladeelementet og observationsretningen. $dS_{1}$ $dS_{2}$ $\varepsilon$

Se også

Lumen - en måleenhed for lysstrøm

Noter

↑ GOST 8.417-2002. Statssystem til sikring af ensartethed af målinger. Enheder Arkiveret 10. november 2012 på Wayback Machine .
↑ I SI er cd og cd , ligesom andre lignende objekter, ikke forkortelser, men betegnelser. Dette navn afspejler de etablerede regler for håndtering af dem.
↑ 1 2 Den fotometriske basisenhed - candelaen. SI Brochure Bilag 2 Arkiveret 26. april 2012 på Wayback Machine .
↑ GOST 8.332-78. Statssystem til sikring af ensartethed af målinger. Lysmålinger. Relative spektrale lyseffektivitetsværdier af monokromatisk stråling til dagtidssyn Arkiveret 4. oktober 2013 på Wayback Machine .
↑ Höfners lys // Great Soviet Encyclopedia : [i 30 bind] / kap. udg. A. M. Prokhorov . - 3. udg. - M . : Sovjetisk encyklopædi, 1969-1978. Store sovjetiske encyklopædi. — M.: Sovjetisk Encyklopædi. 1969-1978.
↑ Sivukhin D.V. Almen kursus i fysik. - M. : Fizmatlit, 2005. - T. IV. Optik. - S. 156. - 792 s. — ISBN 5-9221-0228-1 .
↑ Om den mulige fremtidige revision af det internationale enhedssystem, SI. Arkiveret 4. marts 2012 ved Wayback Machine Resolution 1 fra det 24. møde i CGPM (2011).
↑ Om den fremtidige revision af det internationale enhedssystem, SI . Resolution 1 af den 25. CGPM (2014) . BIPM . Hentet 9. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 14. maj 2017.
↑ Babichev A.P., Babushkina N.A., Bratkovsky A.M. og andre. Fysiske mængder / Red. Grigorieva I.S. og Meilikhova E.Z. - Opslagsbog. - M . : Energoatomizdat, 1991. - S. 1200. - 1232 s. — 50.000 eksemplarer. - ISBN 5-283-04013-5 .

Links

Candela-kode fra OKEI

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Great Soviet (1 udg.) Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 1025833252

SI enheder
Grundlæggende enheder	ampere candela kelvin kilogram måler muldvarp sekund
Afledte enheder med specielle navne	becquerel watt weber volt Henry hertz grader celsius grå joule sievert rullet vedhæng luksus lumen newton ohm pascal radian Siemens steradian tesla farad
Accepteret til brug med SI	angststrøm astronomisk enhed hektar grad af bue bueminut anden af buen dalton (atommasseenhed) hvid liter neper dag time minut ton elektron-volt
se også	SI-præfikser Enhedskonvertering Historien om det metriske system Metrisk konvention 1875 Definitioner 2005–2019 Omdefinering 2019

Lette mængder
lys energi Let flow Lysstyrke Lysets kraft Lysstyrke belysning Rumlig belysning belysning lyseksponering Rumlig lyseksponering Volumetrisk tæthed af lysenergi Integreret lysstyrke Volumetrisk tæthed af lysenergi Volumentæthed af lysintensitet Tilsvarende lysstyrke