Jaká je jednotka pro měření intenzity světla? Jaká je měřená intenzita světla?

Dnes budeme mluvit o jednotce měření intenzity světla. Tento článek odhalí čtenářům vlastnosti fotonů, které pomohou určit, proč světlo má odlišný jas.

Částek nebo vlna?

Na počátku dvacátého století vědci byli zmateni chováním lehkých kvantových fotonů. Na jedné straně interference a difrakce hovořily o jejich vlnové podstatě. V důsledku toho světlo charakterizuje takové vlastnosti jako frekvence, vlnová délka a amplituda. Na druhou stranu, Lebeděvovy experimenty přesvědčili vědeckou komunitu, že fotony přenášejí hybnost na povrchy. Bylo by to nemožné, neměli byste mít nějakou hmotu. Fyzici tak museli přiznat: elektromagnetické záření je jak vlna, tak hmotný objekt.

Fotonová energie

Jak ukázal Einstein, hmota je energie. Tato skutečnost dokazuje naši centrální hvězdu, Slunce. Termonukleární reakce přeměňuje hmotu vysoce stlačeného plynu na čistou energii. Ale jak určit sílu vyzařovaného záření? Proč například ráno je intenzita slunečního světla nižší než v poledne? Vlastnosti popsané v předchozí části jsou navzájem propojeny konkrétními vztahy. A všichni ukazují na energii nesenou elektromagnetickým zářením. Tato hodnota se změní na větší stranu, pokud:

• snížení vlnové délky;
• zvýšení frekvence.

Jaká je energie elektromagnetického záření?

1. Pokud je překážka pevná, pak většinu času, když ji ohřívá světlo. Následující scénáře jsou možné: foton mění směr pohybu, stimuluje chemickou reakci nebo způsobuje jeden elektron opustit svoji dráhu a přejít do jiného stavu (fotoelektrický efekt).
2. Pokud je překážkou jediná molekula, například ze vzácného mraku plynu v otevřeném prostoru, pak foton způsobí, že všechna jeho spojení budou silněji oscilovat.
3. Pokud je překážkou masivní tělo (například hvězda nebo dokonce galaxie), světlo zkresluje a mění směr pohybu. Tento efekt je založen na schopnosti "vypadat" do vzdálené minulosti vesmíru.

Věda a lidstvo

Vědecká data se často zdají být něco abstraktního, neuplatnitelného na život. To se děje s charakteristikami světla. Pokud mluvíme o experimentu nebo o měření emisí hvězd, vědci potřebují znát absolutní hodnoty (nazývají se fotometricky). Tyto pojmy jsou zpravidla vyjádřeny z hlediska energie a moci. Připomínáme, že výkon znamená míru změny energie za jednotku času a obecně ukazuje množství práce, kterou může systém produkovat. Ale člověk má omezenou schopnost zažít realitu. Kůže se například cítí teplá, ale oko nevidí foton infračerveného záření. Stejný problém se také týká jednotek intenzity světla: síla, kterou ozařování demonstruje, se ve skutečnosti liší od síly, kterou lidské oko může vnímat.

Spektrální citlivost lidského oka

Připomínáme, že níže budeme diskutovat o průměrných ukazatelích. Všichni lidé jsou jiní. Někteří nevnímají jednotlivé barvy (barevné žaluzie) vůbec. Pro jiné se kultura barvy neshoduje se všeobecně uznávaným vědeckým hlediskem. Japonci například nerozlišují mezi zelenou a modrou, a britskou - modrou a modrou. V těchto jazycích jsou různé barvy označeny jedním slovem.

Jednotka intenzity světla závisí na spektrální citlivosti průměrného lidského oka. Maximální denní světlo dopadá na foton s vlnovou délkou 555 nanometrů. To znamená, že na slunečním světle člověk vidí zelenou barvu nejlépe. Maximální noční vidění je foton s vlnovou délkou 507 nanometrů. Proto, když Měsíc je lidé lépe vidět modré objekty. V soumraku je všechno závislé na osvětlení: čím lepší je, tím více se "zelená" stává maximální barvou, kterou člověk vnímá.

Struktura lidského oka

Téměř vždy, když přijde na návštěvu, říkáme, že vidí oko. Toto je nesprávné tvrzení, protože mozek v první řadě vnímá. Oko je pouze nástroj, který přenáší informace o světelném toku do hostitelského počítače. A jako každý jiný nástroj má celý systém vnímání barev své omezení.

V lidské sítnici existují dva různé typy buněk - kužele a pruty. První jsou zodpovědné za denní vidění a lepší vnímání barev. Druhý poskytuje noční vidění, díky hůlkám člověk rozlišuje světlo a stín. Ovšem nezachycují dobře barvu. Tyčinky jsou také citlivější na pohyb. Proto člověk, který prochází parkem nebo lesem v měsíčním světle, si všimne každého kroužení větví, každého povzdechu větru.

Evoluční důvod pro toto rozdělení je jednoduchý: máme jedno slunce. Měsíc svítí do odraženého světla, a tedy i jeho rozsah se příliš neliší od spektra centrální hvězdy. Proto je den rozdělen na dvě části - osvětlené a tmavé. Pokud se lidé žili ve dvou nebo tří hvězd, naše vize, možná by se více složek, z nichž každá byla přizpůsobené spektru hvězdy.

Musím říci, že na naší planetě existují bytosti, jejichž zrak se liší od člověka. Opuštěné obyvatele, například s jejich oči chytit infračervené světlo. Některé ryby vidí blízkost ultrafialového záření, protože toto záření pronikne do hloubky vody hlouběji. Naše domácí zvířata, kočky a psi vnímají barvy odlišně a jejich spektrum je řezáno: jsou lépe přizpůsobeny pro kosmetiku.

Ale lidé jsou všichni jiní, jak jsme zmínili výše. Někteří představitelé lidstva vidí blízké infračervené světlo. Nemůžeme říci, že by nepotřebovali tepelné zobrazovače, ale jsou schopni vnímat mírně více červených odstínů než většina. V ostatních se rozvíjí ultrafialová část spektra. Takový případ je popsán například ve filmu "Planeta Ka-Peaks". Protagonista tvrdí, že přišel z jiného hvězdného systému. Zkoumání odhalilo schopnost vidět ultrafialové záření.

Dokazuje to, že Prot je cizinec? Ne, to není. Někteří lidé to mohou udělat. Navíc blízký ultrafialový paprsek těsně sousedí s viditelným spektrem. Není divu, že někdo vnímá trochu víc. Ale Superman rozhodně není ze Země: rentgenové spektrum je příliš daleko od viditelnosti, takže taková vize může být vysvětlena z lidského hlediska.

Absolutní a relativní jednotky pro určování světelného toku

Nezávisle na spektrální citlivosti, množství, které ukazuje tok světla známým směrem, se nazývá "candela". Jednotka měření kapacity již s více "lidským" postojem se vyslovuje stejným způsobem. Rozdíl je pouze v matematickém zápisu těchto pojmů: absolutní hodnota indexem „e“, ve vztahu k lidským okem - «upsilon-». Ale nezapomeňte, že hodnoty těchto kategorií budou velmi odlišné. To je třeba vzít v úvahu při řešení skutečných problémů.

Vyčíslení a porovnání absolutních a relativních hodnot

Abychom pochopili, co je měřeno světelnou silou, je třeba porovnávat "absolutní" a "lidské" hodnoty. Vpravo jsou čistě fyzické pojmy. Na levé straně jsou veličiny, do kterých se mění při procházení systémem lidského oka.

1. Síla záření se stává silou světla. Koncepce jsou měřeny v kandela.
2. Energetický jas se změní na jas. Hodnoty jsou vyjádřeny v kandelách na metr čtvereční.

Čtenář jistě viděl tady známé slova. Mnohokrát v životě lidí říká: „Je to velmi jasné slunce, dostat ze stínu,“ nebo „Make monitor je jasnější, film je příliš ponuré a tma.“ Doufejme, že článek bude trochu upřesnil, kde se to koncept, stejně jako název jednotky svítivosti.

Vlastnosti koncepce "candela"

O něco vyšší, již jsme tento termín zmínili. Dále jsme vysvětlili, proč se stejné slovo týká zcela odlišných pojmů fyziky souvisejících se silou elektromagnetického záření. Takže jednotka měření síly světla se nazývá "candela". Ale s čím se rovná? Jedna kandela je síla světla ve známém směru ze zdroje, který vydává přísně monochromatické záření s frekvencí 5,4 * 10^{14. místo}, síla zdroje energie v tomto směru je 1/683 Watt na jednotku pevného úhlu. Chcete-li převést frekvenci na vlnovou délku, čtenář může docela sama, vzorec je velmi snadný. Řekněme, že výsledek leží ve viditelné oblasti.

Jednotka měření síly světla se z dobrého důvodu nazývá "candela". Ti, kteří znají angličtinu, pamatujte, že svíčka je svíčka. Dříve byly mnohé oblasti lidské činnosti měřeny v přírodních parametrech, například koně, milimetrech rtuti. Takže není divu, že jednotkou měření síly světla je candela, jedna svíčka. Pouze svíčka je velmi zvláštní: se striktně specifikovanou vlnovou délkou a produkuje specifický počet fotonů za sekundu.