Kandela

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Kandela
Fotopska (crna) i skotopska[1] (zelena) Funkcije osvetljenosti. Fotopska uključuje standard CIE 1931[2] (puna linija), modifikovane podatke Džud-Vosa 1978[3] (isprekidana) i podatke Šarpa et al. 2005[4] (tačkasta). Horizontalna osa je talasna dužina u nm.
Informacije o jedinici
SistemSI osnovna jedinica
JedinicaJačina svetla
Simbolcd 
Jedinična pretvaranja
1 cd u ...... je jednak sa ...
   međunarodne kandele   ≈ 1,02 cp 
   Hefner Kerze   ≈ 1,11 HK 

Kandela (engl. candela, lat. za sveću; simbol: cd)[5] je jedna od sedam SI osnovnih jedinica. Ona je jačina svetlosti, u određenom pravcu, izvora koji emituje monohromatsko zračenje frekvencije 540 × 1012 Hz i čija je jačina zračenja u tom pravcu 1/683 W po steradijanu. Intenzitet svetlosti je analogan intenzitetu zračenja, ali umesto da se jednostavno zbrajaju doprinosi svake talasne dužine svetlosti u spektru izvora, doprinos svake talasne dužine ponderisan je standardnom funkcijom osvetljenosti (modelom osetljivosti ljudskog oka na različite talasne dužine).[4][6] Uobičajena voštana sveća emituje svetlost intenziteta svetlosti oko jedne kandele. Ako je emisija u nekim pravcima blokirana neprozirnom barijerom, emisija bi i dalje bila približno jedna kandela u pravcima koji nisu zaklonjeni.

Data frekvencija je u vidnom spektru blizu zelene. Ljudsko oko je najosetljivije na ovu frekvenciju. Na ostalim frekvencijama, potrebna je veća jačina zračenja da bi se postigla ista svetlosna jačina, sudeći prema frekvencionom odgovoru ljudskog oka (takozvana V-lambda kriva). Obična sveća stvara oko 1 cd, a sijalica od 100 W oko 120 cd. Istorijski posmatrano, kandela je bila fundamentalna SI jedinica. Definisana je u vezi sa zračenjem koje emituje 1/60 od 1 cm2 platine na svojoj tački topljenja. Moderna definicija nije više fundamentalna, zato što je bazirana na još jednoj SI jedinici za snagu, W. Tragovi njene istorije su, međutim, ostali. Nasumična (1/683) vrednost je odabrana tako da se nova definicija tačno poklopi sa starom.

Jedna kandela je šezdeseti deo jačine, kojom svetli 1 cm2 površine crnog tela kod tališta platine 2 046 K (1 773 °C) u normalnom smeru. Kandela se nekad zvala i nova sveća (NS). Jedan cm2 tastopljenog torijuma pri 1 773 °C svetli jačinom od 60 cd ili NS.

Definicija[uredi | uredi izvor]

Dvadestšesta Generalna konferencija o tegovima i merama (CGPM) redefinisala je kandelu 2018.[7] Nova definicija, koja je stupila na snagu 20. maja 2019, glasi:

Kandela [...] se definiše uzimajući fiksnu numeričku vrednost svetlosne efikasnosti monohromatskog zračenja frekvencije 540 × 1012 Hz, Kcd, da bude 683 kada se izrazi u jedinici lm W–1, što je jednako cd sr W–1, ili cd sr kg–1 m–2 s3, gde su kilogram, metar i sekunda definisani u smislu h, c i ΔνCs.

SI jedinice za svetlo[uredi | uredi izvor]

SI jedinice za svetlo
Veličina Jedinica Oznaka Napomene
Svetlosna energija ili Količina svetlosti lumen sekunda lm · s lumen sekunde se ponekad zovu talboti
Svetlosni fluks lumen ili (kandela · steradijan) lm takođe zvan i svetlosna snaga
Jačina svetlosti kandela ili (lumen / steradijan) cd
Luminancija kandela / kvadratni metar cd/m2
Osvetljenost luks ili (lumen / kvadratni metar) lx
Svetlosna efikasnost lumen po vatu lm/W


Stare merne jedinice[uredi | uredi izvor]

Luksmetar za merenje osvetljenja (iluminacije) u radnim uslovima.
Fotometar.
Funkcija osetljivosti oka prikazana je na dijagramu kojemu se na apscisi nalaze talasne dužine približno je simetrična krivja s oštrim maksimumom jednakim jedinici na talasnoj dužini 555 nm za dnevnu osetljivost (crno) i 507 nm za noćnu osetljivost (zeleno). Njena je vrednost za talasnu duljinu 600 nm 0,63, a za talasne dužine 380 i 780 nm iznosi 0.
Linearni vidljivi spektar
Standardna LED svetiljka električne snage 7 W i svetlosne snage 470 lumena.
Električna sijalica električne snage 40 W i svetlosne snage 325 lumena.

Osim kandele upotrebljavale su se kao jedinice jačine izvora svetlosti Hefnerova sveća (HS) i međunarodna sveća (IS). Jedinicu jačine od 1 HS daje svetiljka koju je konstruisao fizičar Fridrih fon Hefner-Altenek. To je mesingana posuda od 1/4 litre, napunjena amilacetatom. Plamen mora goreti u mirnom vazduhu kod normalnog pritiska od 1 bar. Odnos između navedenih mernih jedinica je ovaj:

Sveća je dakle naziv nekoliko starih mernih jedinica svetlosne jačine kao na primer:

  • Hefnerova sveća, 1 HK = 0,9033 cd (prema Fridrihu fon Hefner-Alteneku, nemačkom elektrotehničaru),
  • međunarodna sveća, IC = 1,019 cd,
  • nova sveća, kako se od 1937. do 1948. nazivala kandela, 1 NS = 1 cd.[8]

Svetlosna jačina[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Svetlosna jačina

Svetlosna jačina ili luminacijski intenzitet (oznaka Is) je jedna od sedam osnovnih fizičkih veličina koja opisuje snagu elektromagnetskog zračenja tačkastog izvora u području frekvencija vidljive svetlosti. Određuje se kao količnik svetlosnoga toka Фs koji emituje tačkasti izvor svetlosti i ugla ω, to jest:

Merna jedinica svetlosne jačine jeste kandela (cd). [9]

Fotometrija[uredi | uredi izvor]

Glavni članak: Fotometrija (optika)

Fotometrija je grana optike koja se bavi merenjem svojstava svetlosti (svojstava izvora svetlosti, svetlosnog toka i osvetljenja površina). Istorijska fotometrijska merenja obavljana su pomoću ljudskog oka, a savremena fotometrijska merenja, iako koriste elektronske fotometre, prilagođena su osetljivosti ljudskoga oka. Obuhvaćaju samo onaj deo spektra elektromagnetskih talasa koji zapaža ljudsko oko, to jest ograničena su na talasne dužine od približno 380 do 780 nm. Kako ljudsko oko nije jednako osetljivo na sve talasne dužine vidljive svetlosti, za svaku se talasnu dužinu pomoću fotometrijskog ekvivalenta i funkcije osetljivosti vida određuje ekvivalentna vrednost standardnog promatrača (prema Međunarodnoj organizaciji za standardizaciju (ISO)). Merenjima svojstava celokupnoga elektromagnetskog spektra bavi se radiometrija.[10]

Fotometrijske veličine i merne jedinice[uredi | uredi izvor]

Fotometrijske veličine i merne jedinice
Veličina Merna jedinica Napomena
naziv znak naziv znak
Svetlosna energija Qs lumen sekunda lm⋅s naziva se i količina svetlosti
Svetlosni tok Φs lumen (cd⋅sr) lm naziva se i luminacijski fluks ili svetlosna snaga
Svetlosna jakost Is kandela (lm/sr) cd naziva se i luminacijski intenzitet
Sjajnost Ls kandela po kvadratnom metru cd/m2 naziva se i luminancija
Osvetljenje Es luks (lm/m2) lx naziva se i iluminacija
Osvetljenost Hs luks sekunda lx⋅s naziva se i svetlosna izloženost ili ekspozicija
Svetlosna delotvornost η lumen po vatu lm/W naziva se i luminacijska efektnost

Objašnjenje[uredi | uredi izvor]

Količina svetlosti koju tačkasti izvor svetlosti šalje (emituje) u prostor u svim pravcima u jednoj sekundi, naziva se svetlosni tok ili luminacijski fluks. Opkoli li se tačkasti izvor svetlosti jakočine 1 kandele (cd) kuglom prečnika 1 metar (m), onda je količina svetlosti što prolazi kroz 1 m2 kugle merna jedinica za svetlosni tok i zove se 1 lumen (lm). Prostorni ugao koji pripada ravni od 1 m2 je jedinični prostorni ugao i zove se steradijan (sr). Budući da je površina kugle 4r2π, te je površina jedinične kugle (r = 1 m) jednaka 4π ili 12,57 m2. Znači kugla poluprečnika 1 m ima 12,57 steradijana. Prema tome može se reći: 1 lumen je onaj svetlosni tok koji daje tačkasti izvor svetlosti od 1 kandele u prostornom uglu od 1 steradijana.

Ako izvor svetlosti šalje svetlost t sekundi, onda je ukupna količina svetlosti koju on daje jednaka umnošku vremena:

Svetlosna energija meri se lumensekundama ili lumen sekundama (lm∙s) ili lumensatima (lm∙ h). Kako izvor svetlosti jačine 1 kandela šalje u 1 steradijan tok svetlosti od 1 lumena, onda će kroz površinu od 4π = 12,57 m2 slati svetlosni tok 12,57 lm. Generalno, izvor svetlosti jačine Is (u kandelama) daće svetlosni tok (u lumenima):

a odatle je svetlosna jačina (u kandelama):[8]

Primeri[uredi | uredi izvor]

Usporedna tablica svetlosnog toka nekih izvora svetlosti[11][12][13]
Izvor Svetlosni tok (lumen)
37 mW bela LED (svetleća dioda) 0,20
15 mW zeleni laser (532 nm talasna dužina 8,4
1 W bela LED svetiljka 25 – 120
Petrolejka 100
40 W električna sijalica 325
7 W bela LED svetiljka 450
18 W fluorescentna cev 1 250
100 W električna sijalica 1 750
40 W fluorescentna cev 2 800
35 W elektrolučna svetiljka (ksenon) 2 200 – 3 200
100 W fluorescentna cev 8 000
127 W natrijumova sijalica 25 000
400 W halogena sijalica 40 000

Istorija[uredi | uredi izvor]

Pre 1948. godine, koristili su se različiti standardi za intenzitet svetlosti u brojnim zemljama. Oni su se obično zasnivali na sjajnosti plamena iz „standardne sveće“ definisanog sastava ili na sjajnosti žarne niti specifičnog dizajna. Jedan od najpoznatijih među njima bio je engleski standard snage sveće. Jednu snagu sveće predstavljala je svetlost koju je proizvela čista spermacetna sveća teška šestinu funte i goreći brzinom od 120 zrna na sat. Nemačka, Austrija i Skandinavija koristile su Hefnerkerze, jedinicu zasnovanu na izlazu Hefnerove lampe.[14]

Postalo je jasno da je potrebna bolje definisana jedinica. Žil Viol je predložio standard zasnovan na svetlosti koju emituje 1 cm2 platine na njenoj tački topljenja (ili tačke smrzavanja), nazivajući je Violom. Intenzitet svetlosti je bio posledica efekta Plankovog radijatora (crno telo), i on je prema tome bio nezavisan od konstrukcije uređaja. To je svima olakšalo merenje standarda, jer je platina visoke čistoće bila široko dostupna i lako se pripremala.

Commission Internationale de l'Éclairage (Međunarodna komisija za osvetljenje) i CIPM predložili su „novu kandelu“ zasnovanu na ovom osnovnom konceptu. Međutim, vrednost nove jedinice je izabrana da bude slična ranijoj jedinice snage sveće podelom Viole sa 60. CIPM je odluku proglasila 1946:

Vrednost nove kandele je takva da je osvetljenost punog radijatora na temperaturi očvršćavanja platine 60 novih kandela po kvadratnom centimetru.[15]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ CIE Scotopic luminosity curve (1951)
  2. ^ CIE (1931) 2-deg color matching functions
  3. ^ Judd–Vos modified CIE 2-deg photopic luminosity curve (1978)
  4. ^ a b Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2-deg V*(l) luminous efficiency function Arhivirano 27 septembar 2007 na sajtu Wayback Machine
  5. ^ „Candlepower - Definition”. Merriam-Webster Dictionary. Pristupljeno 15. 2. 2015. 
  6. ^ Wyzecki, G.; Stiles, W.S. (1982). Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae (2nd izd.). Wiley-Interscience. ISBN 0-471-02106-7. 
  7. ^ „Convocation of the General Conference on Weights and Measures (26th meeting)” (PDF). Versailles: Bureau International des Poids et Mesures. 13. 11. 2018. Arhivirano iz originala (PDF) 19. 09. 2019. g. Pristupljeno 13. 06. 2021. 
  8. ^ a b Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
  9. ^ svjetlosna jakost (luminacijski intenzitet), [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  10. ^ fotometrija, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  11. ^ Szokolay, S. V. (2008). Introduction to Architectural Science: The Basis of Sustainable Design (Second izd.). Routledge. str. 143. ISBN 9780750687041. 
  12. ^ BeLight. 3. Trendforce. 2010. str. 10—12. 
  13. ^ Jahne, Bernd (2004). Practical Handbook on Image Processing for Scientific and Technical Applications (Second izd.). CRC. str. 111. ISBN 9780849390302. 
  14. ^ „Hefner unit, or Hefner candle”. Sizes.com. 30. 5. 2007. Pristupljeno 25. 2. 2009. 
  15. ^ Barry N. Taylor (1992). The Metric System: The International System of Units (SI). U. S. Department of Commerce. str. 18. ISBN 0-941375-74-9.  (NIST Special Publication 330, 1991 ed.)

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Kandela na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Кандела&oldid=26007105”