Каква е единицата за измерване на интензитета на светлината? Каква е измерената интензивност на светлината?

Днес ще говорим за единицата за измерване на интензивността на светлината. Тази статия ще разкрие на читателите свойствата на фотоните, които ще помогнат да се определи защо светлината е с различна яркост.

Частица или вълна?

В началото на ХХ век учените са озадачени от поведението на светлинните кванти - фотони. От една страна, намесата и дифракцията говореха за тяхната вълнообразна същност. Следователно, светлината характеризира такива свойства като честота, дължина на вълната и амплитуда. От друга страна, Експериментите на Лебедев убеди научната общност, че фотоните предават инерцията на повърхностите. Би било невъзможно, нямам частица маса. По този начин физиците трябваше да признаят: електромагнитната радиация е както вълна, така и материална цел.

Фотоноенергия

Както доказа Айнщайн, масата е енергия. Този факт доказва нашата централна звезда - Слънцето. Термоядрената реакция превръща масата на високо компресиран газ в чиста енергия. Но как да се определи силата на излъчваната радиация? Защо сутринта, например, интензивността на слънчевата светлина е по-ниска от обяд? Характеристиките, описани в предходния раздел, са свързани един с друг чрез конкретни взаимоотношения. И всички те посочват енергията, носена от електромагнитно излъчване. Тази стойност се променя на по-голямата страна, когато:

• намаляване на дължината на вълната;
• увеличаване на честотата.

Каква е енергията на електромагнитната радиация?

1. Ако препятствието е стабилно, тогава по-голямата част от времето го загрява. Възможни са и следните сценарии: фотонът променя посоката на движение, стимулира химическа реакция или причинява излизане от орбитата на един от електроните и преминаване в друго състояние (фотоелектричен ефект).
2. Ако препятствието е единствената молекула, например от обреден облак от газ в открито пространство, то фотонът причинява по-силно колебание на всичките му връзки.
3. Ако препятствието е масивно тяло (например, звезда или дори галактика), светлината нарушава и променя посоката на движение. Този ефект се основава на способността да се "гледа" в далечното минало на космоса.

Наука и човечество

Научните данни често изглеждат нещо абстрактно, неприложимо за живота. Това се случва с характеристиките на светлината. Ако говорим за експеримент или измерване на емисията на звезди, учените трябва да знаят абсолютните стойности (те се наричат ​​фотометрични). Тези понятия, като правило, се изразяват по отношение на енергията и силата. Спомнете си, мощността означава скоростта на промяна на енергията за единица време и като цяло показва количеството работа, която системата може да произведе. Но човекът е ограничен в способността си да преживява реалност. Например, кожата се чувства топла, но окото не вижда фотон на инфрачервено лъчение. Същият проблем се отнася и за единици с интензитет на светлината: силата, която радиацията демонстрира, всъщност се различава от силата, която човешкото око може да възприеме.

Спектрална чувствителност на човешкото око

Напомняме ви, че ще дискутираме по-долу средните показатели. Всички хора са различни. Някои изобщо не възприемат отделните цветове (цветни щори). За други културата на цвета не съвпада с общоприетата научна гледна точка. Например, японците не правят разлика между зелено и синьо, а британското - синьо и синьо. На тези езици различните цветове се обозначават с една дума.

Единицата на интензитета на светлината зависи от спектралната чувствителност на средното човешко око. Максималната дневна светлина пада върху фотон с дължина на вълната 555 нанометра. Това означава, че на слънчевата светлина човек вижда зеления цвят най-добре. Максималната нощна видимост е фотон с дължина на вълната 507 нанометра. Ето защо, когато Луната е по-добре, хората виждат сините предмети. В полумрака всичко зависи от осветлението: колкото по-добре е, толкова по-зеленото става максималният цвят, който човек възприема.

Структурата на човешкото око

Почти винаги, когато става дума за гледане, казваме, че той вижда окото. Това е неправилно изявление, защото мозъкът първо възприема. Окото е само инструмент, който предава информация за светлинния поток към хост компютъра. И както всеки инструмент, цялата система на възприемане на цветовете има своите ограничения.

В човешката ретина има два различни вида клетки - шишарки и пръчки. Първите са отговорни за дневното виждане и по-добре да възприемат цветовете. Вторият осигурява нощно виждане, благодарение на пръчиците, които човек различава светлината и сянката. Но те не получават добре цвят. Пръчките също са по-чувствителни към движението. Ето защо, ако човек премине през парка или гората в лунна светлина, той забелязва всяко кикотене на клони, всяка въздишка на вятъра.

Еволюционната причина за това разделение е проста: имаме едно слънце. Луната блести с отразена светлина, което означава, че неговият спектър не се различава много от спектъра на централното осветително тяло. Следователно, денят е разделен на две части - осветени и тъмни. Ако хората живеят в система от две или три звезди, тогава нашето видение може да има повече компоненти, всеки от които е адаптиран към спектъра на едно осветително тяло.

Трябва да кажа, че на планетата ни има същества, чието зрение се различава от човека. Запустелите обитатели, например, с очите си улавят инфрачервена светлина. Някои риби виждат близкия ултравиолет, тъй като тази лъчение прониква дълбоко в дълбочината на водата. Нашите домашни любимци, котки и кучета, възприемат цветовете по различен начин, а техният спектър е отрязан: те са по-добре пригодени за правене.

Но хората са различни, както споменахме по-горе. Някои представители на човечеството виждат близо до инфрачервена светлина. Не можем да кажем, че няма да се нуждаят от топлинни изображения, но са в състояние да възприемат малко по-червени оттенъци от повечето. В други се развива ултравиолетовата част на спектъра. Такъв случай е описан например във филма "Планетата Ka-Peaks". Главният герой твърди, че идва от друга звезда. Изследването разкрива в него способността да вижда ултравиолетова радиация.

Дали това доказва, че Прот е чужденец? Не, не е така. Някои хора могат да го направят. В допълнение, близкият ултравиолет съвсем близо до видимия спектър. Не е чудно, че някой възприема още малко. Но Супермен определено не е от Земята: рентгеновият спектър е твърде далеч от видимата, така че такова виждане може да бъде обяснено от човешка гледна точка.

Абсолютни и относителни единици за определяне на светлинния поток

Независимо от спектралната чувствителност, количество, което показва потока на светлината в известна посока, се нарича "candela". Единица за измерване на капацитета вече с по;"човешко" отношение се произнася по същия начин. Единствената разлика е в математическата нотация на тези понятия: абсолютната стойност има по-нисък индекс "e", спрямо човешкото око - "upsilon;". Но не забравяйте, че стойностите на тези категории ще бъдат много различни. Това трябва да се има предвид при решаването на реални проблеми.

Изброяване и сравняване на абсолютни и относителни стойности

За да разберем какво се измерва със силата на светлината, е необходимо да се сравняват "абсолютните" и "човешките" ценности. В дясно са чисто физически понятия. Отляво са величините, в които се трансформират, когато преминават през системата на човешкото око.

1. Силата на радиацията става силата на светлината. Концепциите се измерват в кандела.
2. Енергийната яркост се превръща в яркост. Стойностите са изразени в кандели на квадратен метър.

Със сигурност читателят видял познати думи тук. Много пъти в живота си хората казват: "Много ярко слънце, отидете в сенките" или "Направете монитора по-ярък, филмът е прекалено мрачен и тъмен". Надяваме се, че статията ще изясни малко откъде идва тази концепция, както и как се нарича единицата на светлинния интензитет.

Характеристиките на понятието "candela"

Малко по-високо, вече споменахме този термин. Обяснихме също защо същата дума се отнася до напълно различни понятия на физиката, свързани със силата на електромагнитната радиация. Така че, единицата за измерване на силата на светлината се нарича "candela". Но с какво се равнява? Една кандела е силата на светлината в известна посока от източник, който излъчва строго монохромна радиация с честота 5,4 * 10¹⁴, енергията на източника на енергия в тази посока е 1/683 вата на единица твърд ъгъл. За да се превърне честотата в дължина на вълната, читателят може да бъде самостоятелно, формулата е много лесна. Нека да кажем: резултатът се крие във видимата област.

Единицата за измерване на силата на светлината се нарича "candela" по основателна причина. Тези, които познават английски, не забравяйте, че свещта е свещ. Преди това много области на човешката дейност са били измерени в природни параметри, например конски сили, милиметри живак. Така че не е чудно, че единицата за измерване на силата на светлината е candela, една свещ. Само свещта е много странна: със строго определена дължина на вълната и произвежда определен брой фотони в секунда.