Светлосна јачина

Шаблон:Infobox physical quantity У фотометрији, светлосна јачина је мера таласно-пондерисане снаге коју извор светлости емитује у одређеном правцу по јединици просторног угла, заснована на функцији осетљивости, стандардизованом моделу осетљивости људског ока. СИ јединица за светлосну јачину је кандела (cd), једна од СИ основних јединица.

Мерење

Фотометрија се бави мерењем видљиве светлости онако како је опажа људско око. Људско око може да види само светлост у видљивом спектру и има различиту осетљивост на светлост различитих таласних дужина унутар спектра. Када је прилагођено светлим условима (фотопични вид), око је најосетљивије на жуто-зелену светлост таласне дужине 555 nm. Светлост исте радијационе јачине на другим таласним дужинама има мању светлосну јачину. Крива која представља одзив људског ока на светлост је дефинисана стандардна функција Шаблон:Math или Шаблон:Math, коју је установила Међународна комисија за осветљење (CIE, од фр. -{Commission Internationale de l'Éclairage}-) и стандардизована у сарадњи са ISO-ом.

Светлосна јачина вештачких извора светлости се обично мери помоћу гониофотометра опремљеног фотометром или спектрорадиометром.

СИ фотометријске величине

Величина	Симбол	Јединица	Димензија	Напомена
Светлосни флукс	Φv	лумен (lm = cd⋅sr)	J
Светлосна јачина	Iv	кандела (cd)	J	основна јединица
Луминанција	Lv	кандела по квадратном метру (cd/m²)	J m⁻²
Осветљеност	Ev	лукс (lx = lm/m²)	J m⁻²
Светлосна емитанца	Mv	лукс (lx)	J m⁻²
Светлосна експозиција	Hv	лукс секунда (lx·s)	J m⁻² s
Светлосна енергија	Qv	лумен секунда (lm·s)	J s
Светлосна ефикасност	η	лумен по вату (lm/W)	M⁻¹ L⁻² T³ J	зависи од спектра

Однос према другим величинама

Поређење фотометријских и радиометријских величина

Светлосна јачина се не сме мешати са другом фотометријском јединицом, светлосним флуксом, који представља укупну опажену снагу емитовану у свим правцима. Светлосна јачина је опажена снага по јединици просторног угла. Ако лампа има сијалицу од 1 лумена и оптика лампе је подешена да равномерно фокусира светлост у сноп од 1 стерадијана, тада би сноп имао светлосну јачину од 1 канделе. Ако се оптика промени тако да концентрише сноп у 1/2 стерадијана, извор би имао светлосну јачину од 2 канделе. Добијени сноп је ужи и светлији, иако његов светлосни флукс остаје непромењен.

Светлосна јачина такође није исто што и радијациона јачина, одговарајућа објективна физичка величина која се користи у мерној науци радиометрије.

Јединице

Као и друге СИ основне јединице, кандела има операциону дефиницију – дефинисана је описом физичког процеса који производи једну канделу светлосне јачине. По дефиницији, ако се конструише извор светлости који емитује монохроматску зелену светлост фреквенције 540 THz и има радијациону јачину од 1/683 вата по стерадијану у одређеном правцу, тај извор светлости ће емитовати једну канделу у наведеном правцу.

Фреквенција светлости која се користи у дефиницији одговара таласној дужини у вакууму од Шаблон:Val, што је близу максимума осетљивости ока. Ако би извор од Шаблон:Val емитовао равномерно у свим правцима, укупни радијациони флукс би био око Шаблон:Val, јер сфера има 4Шаблон:Pi стерадијана. Типична савремена свећа производи врло приближно једну канделу, ослобађајући топлоту од око Шаблон:Val.

Пре дефиниције канделе, у разним земљама су коришћене различите јединице за светлосну јачину. Оне су се обично заснивале на сјају пламена „стандардне свеће” одређеног састава или на сјају усијаног влакна посебне конструкције. Један од најпознатијих стандарда био је енглески стандард: свећна снага. Једна свећна снага била је светлост коју производи чиста свећа од спермацета тежине једне шестине фунте и која сагорева брзином од 120 грејна на сат. Немачка, Аустрија и Скандинавија су користиле Хефнеркерцу, јединицу засновану на учинку Хефнерове лампе. Године 1881. Жил Виол је предложио Виол као јединицу за светлосну јачину, и она је била значајна као прва јединица интензитета светлости која није зависила од својстава одређене лампе. Све ове јединице замењене су дефиницијом канделе.

Употреба

Фотопична (црна) и скотопична (зелена) функција сјајности. Фотопична укључује CIE 1931 стандард (пуна линија), Judd–Vos 1978 модификоване податке (испрекидана) и Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005 податке (тачкаста). Хоризонтална оса представља таласну дужину у nm.

Светлосна јачина за монохроматску светлост одређене таласне дужине Шаблон:Mvar дата је формулом $$I_{\mathrm{v}}=683\cdot \bar{y}(\lambda )\cdot I_{\mathrm{e}},$$ где је

• Шаблон:Math – светлосна јачина у канделама (cd),
• Шаблон:Math – радијациона јачина у ватима по стерадијану (W/sr),
• $\bar{y}(\lambda )$ – стандардна функција осетљивости.

Ако је присутно више таласних дужина (што је обично случај), светлосна јачина се добија сумирањем или интеграцијом преко спектра присутних таласних дужина:

$$I_{\mathrm{v}}=683{\int }_0^{\mathrm{\infty }}\bar{y}(\lambda )\cdot \frac{\partial I_{\mathrm{e}}}{\partial \lambda }d\lambda .$$

Види још

• Светлина
• Међународни систем величина
• Радијанса