Care este unitatea pentru măsurarea intensității luminii? Care este intensitatea luminii măsurată?

Astăzi vom vorbi despre unitatea de măsură a intensității luminii. Acest articol va dezvălui cititorilor proprietățile fotonilor care vor determina de ce lumina are o luminozitate diferită.

O particulă sau un val?

La începutul secolului al XX-lea, oamenii de știință au fost încurcați de comportamentul cuanților de lumină - fotoni. Pe de o parte, interferențele și difracția au vorbit despre esența lor de undă. În consecință, lumina a caracterizat astfel proprietăți ca frecvență, lungime de undă și amplitudine. Pe de altă parte, Experimentele lui Lebedev a convins comunitatea științifică că fotonii transmit impulsul pe suprafețe. Ar fi imposibil să nu ai o particulă de masă. Astfel, fizicienii trebuiau să recunoască: radiația electromagnetică este atât un val, cât și un obiect material.

Energia fotonică

După cum sa dovedit Einstein, masa este energie. Acest fapt dovedește vedeta noastră centrală, Soarele. Reacția termonucleară convertește masa unui gaz foarte comprimat în energie pură. Dar cum să determinăm puterea radiației emise? De ce dimineața, de exemplu, intensitatea luminii soarelui este mai mică decât la prânz? Caracteristicile descrise în secțiunea anterioară sunt legate între ele prin relații concrete. Și toți aceștia indică energia purtată de radiația electromagnetică. Această valoare se modifică la partea mai mare atunci când:

• scăderea lungimii de undă;
• creșterea frecvenței.

Care este energia radiației electromagnetice?

1. Dacă obstacolul este solid, atunci în cea mai mare parte lumina îl încălzește. Următoarele scenarii sunt, de asemenea, posibile: fotonul modifică direcția mișcării, stimulează o reacție chimică sau provoacă unul dintre electroni să părăsească orbita lor și să meargă într-o stare diferită (efect fotoelectric).
2. Dacă obstacolul este singura moleculă, de exemplu, dintr-un nor rarefiat de gaze în spațiu deschis, atunci fotonul face ca toate conexiunile să oscileze mai puternic.
3. Dacă obstacolul este un corp masiv (de exemplu, o stea sau chiar o galaxie), lumina distorsionează și schimbă direcția mișcării. Acest efect se bazează pe capacitatea de a "privi" în trecutul îndepărtat al cosmosului.

Știință și umanitate

Datele științifice par adesea ceva abstract, inaplicabile vieții. Acest lucru se întâmplă cu caracteristicile luminii. Dacă vorbim de un experiment sau de măsurarea emisiei de stele, oamenii de știință trebuie să cunoască valorile absolute (se numesc fotometrice). Aceste concepte, ca regulă, sunt exprimate în termeni de energie și putere. Reamintim că puterea înseamnă rata de schimbare a energiei pe unitatea de timp și, în general, arată cantitatea de muncă pe care o poate produce sistemul. Dar omul este limitat în capacitatea sa de a experimenta realitatea. De exemplu, pielea se simte cald, dar ochiul nu vede fotonul radiațiilor infraroșii. Aceeași problemă se aplică și la unitățile de intensitate a luminii: puterea pe care radiația o demonstrează este de fapt diferită de puterea pe care ochiul uman o poate percepe.

Sensibilitatea spectrală a ochiului uman

Vă reamintim că vom discuta mai jos indicatorii medii. Toți oamenii sunt diferiți. Unii nu percep culorile individuale (blind-urile color) deloc. Pentru alții, cultura culorii nu coincide cu punctul de vedere general acceptat din punct de vedere științific. De exemplu, japonezii nu disting între verde și albastru, iar britanicii - albastru și albastru. În aceste limbi, diferite culori sunt notate cu un singur cuvânt.

Unitatea de intensitate a luminii depinde de sensibilitatea spectrală a ochiului uman mediu. Maximul luminii de zi se încadrează pe un foton cu o lungime de undă de 555 nanometri. Aceasta înseamnă că în lumina soarelui persoana vede cel mai bine culoarea verde. Maximul vederii nocturne este un foton cu o lungime de undă de 507 nanometri. Prin urmare, atunci când Luna este poporul mai bine vedea obiectele albastre. În amurg, totul depinde de iluminare: cu cât este mai bine, cu atât mai "verde" devine culoarea maximă pe care o percepe o persoană.

Structura ochiului uman

Aproape întotdeauna, când vine vorba de a vedea, spunem că vede ochiul. Aceasta este o afirmație incorectă, deoarece creierul în primul rând percepe. Ochiul este doar un instrument care transmite informația despre fluxul de lumină către computerul gazdă. Și, ca orice instrument, întregul sistem de percepție a culorilor are limitările sale.

În retina umană există două tipuri diferite de celule - conuri și tije. Primele sunt responsabile pentru viziunea zilei și pentru a percepe mai bine culorile. Al doilea oferă viziune de noapte, datorită betisoarelor, care distinge lumina și umbra. Dar ei nu iau bine culoarea. Stick-urile sunt, de asemenea, mai sensibile la mișcare. De aceea, dacă o persoană trece prin parcul sau pădurea luminată de lună, el observă fiecare mișcare de ramuri, fiecare suspin de vânt.

Motivul evolutiv al acestei diviziuni este simplu: avem un soare. Luna strălucește cu lumină reflectată, ceea ce înseamnă că spectrul său nu diferă mult de spectrul luminării centrale. Prin urmare, ziua este împărțită în două părți - lumină și întunecată. Dacă oamenii trăiau într-un sistem de două sau trei stele, atunci viziunea noastră ar putea avea mai multe componente, fiecare adaptându-se la spectrul unui singur luminator.

Trebuie să spun că pe planeta noastră există ființe ale căror vederi diferă de cea umană. Locuitorii abandonați, de exemplu, cu ochii lor capturate în lumină infraroșie. Unii pești vedeți aproape ultraviolete, deoarece această radiație penetrează mai profund adâncimea apei. Animalele, pisicile și câinii noștri percep culorile în mod diferit și spectrul lor este tăiat: acestea sunt mai bine adaptate la chiaroscuro.

Dar oamenii sunt diferiți, așa cum am menționat mai sus. Unii reprezentanți ai omenirii văd lumină apropiată de infraroșu. Nu putem spune că nu vor avea nevoie de imagini termice, dar sunt capabili să perceapă o nuanță mai roșie decât cele mai multe. În altele, se dezvoltă partea ultravioletă a spectrului. Un astfel de caz este descris, de exemplu, în filmul "Planeta Ka-Peaks". Protagonistul susține că a venit de la un alt sistem de stele. Examinarea a arătat în el capacitatea de a vedea radiațiile ultraviolete.

Asta dovedește că Prot este un străin? Nu, nu este. Unii oameni o pot face. În plus, apropierea ultravioletă se apropie îndeaproape de spectrul vizibil. Nu e de mirare că cineva percepe un pic mai mult. Dar Superman nu este cu siguranță pe Pământ: spectrul de raze X este prea departe de vizibil, astfel încât o astfel de viziune ar putea fi explicată din punct de vedere uman.

Unități absolute și relative pentru determinarea fluxului luminos

Un element independent de sensibilitatea spectrală, o cantitate care arată fluxul de lumină într-o direcție cunoscută, se numește "candela". Unitate de măsură a capacității deja cu o atitudine mai "umană" se pronunță în același mod. Singura diferență constă în notarea matematică a acestor concepte: valoarea absolută are indicele inferior "e", față de ochiul uman - "upsilon;". Dar nu uitați că valorile acestor categorii vor fi foarte diferite. Acest lucru trebuie luat în considerare la rezolvarea problemelor reale.

Enumerarea și compararea valorilor absolute și relative

Pentru a înțelege ceea ce este măsurat prin puterea luminii, este necesar să se compare valorile "absolute" și "umane". În dreapta sunt pur concepte fizice. În stânga sunt magnitudinile în care se transformă atunci când trec prin sistemul ochiului uman.

1. Puterea radiației devine puterea luminii. Conceptele sunt măsurate în candela.
2. Luminozitatea energiei se transformă în strălucire. Valorile sunt exprimate în cemenuri pe metru pătrat.

Cu siguranță cititorul a văzut aici cuvinte familiare. De multe ori în viața lor oamenii spun: "Soare foarte strălucitor, intrați în umbre" sau "Faceți monitorul mai strălucitor, filmul este prea întunecat și întunecat". Sperăm că articolul va clarifica ușor de unde a venit acest concept și, de asemenea, cum se numește unitatea de intensitate luminoasă.

Caracteristicile conceptului de "candela"

Puțin mai mare, am menționat deja acest termen. De asemenea, am explicat de ce același cuvânt se referă la concepte complet diferite ale fizicii legate de puterea radiației electromagnetice. Deci, unitatea de măsură a puterii luminii se numește "candela". Dar cu ce este egal? O candelă este forța de lumină într-o direcție cunoscută de la o sursă care emite radiații strict monocromatice cu o frecvență de 5,4 * 10¹⁴, puterea sursei de energie în această direcție este de 1/683 Watt pe unitate unghi solidă. Pentru a traduce frecvența într-o lungime de undă, cititorul poate destul de sine, formula este foarte ușoară. Să spunem: rezultatul se află în zona vizibilă.

Unitatea de măsură a forței de lumină este numită "candela" pentru un motiv bun. Cei care cunosc limba engleză, amintiți-vă că lumânarea este o lumânare. Anterior, numeroase domenii ale activității umane au fost măsurate în parametri naturali, de exemplu, cai putere, milimetri de mercur. Deci, nu e de mirare că unitatea de măsură a puterii luminii este candela, o lumânare. Numai o lumânare este foarte ciudată: cu o lungime de undă specificată strict și produce un anumit număr de fotoni pe secundă.