لوكس
وحدة مشتقة في النظام الدولي · الكمية: استضاءة
01 · التعريف
الاستضاءة هي التدفق مقسومًا على المساحة؛ وسطوع سطح ناشر هو معامل الانعكاس مضروبًا في الاستضاءة، مقسومًا على باي؛ وقدم-شمعة واحدة تساوي 10.764 لوكس
القياسات على شبكة تعطي خريطة للاستضاءة ومعامل انتظام: قيمة واحدة تحت المصباح لا تقول شيئًا عما يجري في الزاوية. ومن دون هذه الخريطة لا يجتاز تسليم الإنارة.
ومن هنا الخاصية الأساسية للوحدة: المصباح الواحد نفسه يعطي استضاءات مختلفة تمامًا بحسب ارتفاع تعليقه ووجهته. يتناقص التدفق بمربع المسافة، والمصباح المرفوع من متر إلى مترين يضيء الطاولة أضعف بأربع مرات. والعامل الثاني هو زاوية السقوط: الضوء الوارد مائلًا ينتشر على مساحة أكبر، وجيب تمام تلك الزاوية يدخل الحساب مباشرة. لهذا بالضبط لا تُحصى المصابيح في تصميم الإنارة بل اللوكسات على سطح العمل، وتحدد المعايير القيمة على ارتفاع ثمانين سنتيمترًا عن الأرض.
معايير الاستضاءة ليست توصية بل إلزامًا: ثلاثمئة لوكس للمكتب، وخمسمئة لأعمال الرسم، وعشرون ألفًا في حقل العمليات. تُجرى القياسات بمقياس اللوكس على ارتفاع سطح العمل، لا تحت السقف.
في يوم غائم تحت السماء المفتوحة تكون خمسة آلاف لوكس، وعند النافذة مباشرة ألفان، وعلى بعد أربعة أمتار منها خمسون فقط: فرق أربعين مرة على طول غرفة. لا تكاد العين تلاحظ ذلك، لأنها تتكيف لوغاريتميًا، وتبدو الغرفة مضاءة بانتظام. لذلك لا تتعامل قواعد البناء مع اللوكس مباشرة بل مع معامل ضوء النهار — نسبة الضوء في نقطة إلى الضوء تحت السماء المفتوحة، بالنسبة المئوية.
02 · التحويل
أدخل استضاءة — تفكّكها البطاقة إلى وحدات
اللوكس هو الوحدة الضوئية الوحيدة التي ينظمها القانون: كم من الضوء يجب أن يسقط على طاولة العمل، وطاولة العمليات، ولوح المدرسة، مكتوب في اللوائح الصحية.
السطر الأخير من القائمة ليس تحويلًا بل تقديرًا: إذا سقط الضوء على سطح أبيض غير لامع يعيد كل شيء تقريبًا، فإن سطوع ذلك السطح بالقنديلة لكل متر مربع أصغر بنحو ثلاث مرات من الاستضاءة باللوكس. المعامل الدقيق هو معامل الانعكاس مقسومًا على باي، فهو للجدار الرمادي أصغر بأربع مرات، وللمخمل الأسود يقترب من الصفر. يقيس مقياس اللوكس الضوء الساقط، وترى العين المنعكس — ومن هنا الفرق في الإحساس بين غرف مضاءة بالقدر نفسه.
قدم-شمعة هي الكمية نفسها منسوبة إلى القدم المربعة: معامل يقارب أحد عشر. والفوت والنوكس وحدتان من نظام CGS تُصادفان في الأدبيات الضوئية القديمة.
| الوحدة | الاسم | القيمة | أين يُصادَف |
|---|---|---|---|
| lx | لوكس، وحدة SI | 500 | معايير الإنارة، تقنية الضوء |
| klx | كيلو لوكس | 0.5 | ضوء النهار، الشمس |
| mlx | ملي لوكس | 500000 | فلك، غسق |
| lm/m² | لومن لكل متر مربع | 500 | حساب من تدفق المصابيح |
| fc | قدم-شمعة | 46.45 | الولايات المتحدة، كندا، معايير الإنارة |
| cd/m² | سطوع سطح أبيض | 159.15 | تقدير لما تراه العين |
| ph | فوت، نظام CGS | 0.05 | تقنية الضوء حتى الستينيات |
| nx | نوكس، جزء من ألف من اللوكس | 500000 | الاستضاءة الليلية، التعتيم |
| متر-شمعة | الاسم القديم للوكس | 500 | أدبيات ما قبل 1948 |
| قدم-شمعة | الترجمة الروسية لـ foot-candle | 46.45 | أدبيات حتى الستينيات |
| lm/ft² | لومن لكل قدم مربعة | 46.45 | كتابة قدم-شمعة عبر التدفق |
| lx | لوكس | 500 | الوحدة الحالية |
الورقة البيضاء عند خمسمئة لوكس سطوعها نحو مئة وستين قنديلة لكل متر مربع — قريبًا من شاشة حاسوب محمول في غرفة.
03 · رتب المقادير
من السماء المرصعة إلى غرفة العملياتالتحويل إلى قدم-شمعة وفوت
04 · أجهزة القياس
بماذا تُقاس الاستضاءة
ديود ضوئي سيليكوني بمرشح مصحح: من دونه لرأى الجهاز الأشعة تحت الحمراء التي لا تلحظها العين. يوائم المرشح الحساسية مع منحنى استجابة العين، وعلى دقة هذه المواءمة تتوقف رتبة الجهاز كلها.
أخذت لجنة الإنارة متوسط حساسية العين البشرية عبر الطيف فحصلت على منحنى ذروته عند 555 نانومترًا. ومنذ تلك اللحظة لم تعد الكميات الضوئية فيزيائية محضة: بداخلها راصد وسطي.
القريب التصويري لمقياس اللوكس: يقيس الضوء نفسه لكنه لا يعطي لوكسات بل زوجًا من «زمن التعريض — فتحة العدسة». سلم أرقام التعريض لوغاريتمي، وكل درجة تعني مضاعفة الاستضاءة — عادة انتقلت إلى التصوير من تقنية الإنارة.
النقطة بجانب الكاميرا الأمامية هي الديود الضوئي نفسه الذي يتحكم في سطوع الشاشة. تستخدم تطبيقات قياس اللوكس ذلك الديود تحديدًا، لكن الحساس بلا تصحيح جيب التمام، وزجاج الشاشة يشوّه الطيف، ويبلغ الخطأ بسهولة ثلاثين في المئة.
اللوكسات عديمة الفائدة للنباتات: منحنى الاستجابة يصف العين البشرية لا التمثيل الضوئي. يُحسب تدفق الفوتونات بالميكرومول لكل متر مربع في الثانية، ويقيسه حساس منفصل.
اللوكس استضاءة سطح يسقط على كل متر مربع منه تدفق ضوئي مقداره لومن واحد. تصف هذه الكمية لا المصدر بل المكان: كم من الضوء نال الطاولة والصفحة والأرض.
05 · قواعد الكتابة
كلا الحرفين صغير
استُبدل معيار الشمعة أخيرًا بتعريف عبر قدرة الإشعاع: مصدر أحادي اللون عند 540 تيراهرتز يعطي 683 لومنًا لكل واط. ونال اللوكس، بوصفه وحدة مشتقة من القنديلة، الارتباط الدقيق نفسه.
رمز كمية الاستضاءة هو E مائلة. أكثر أخطاء الكتالوجات شيوعًا نسبة اللوكس إلى مصباح: للمصباح تدفق ضوئي باللومن، أما اللوكس فلا يظهر إلا على سطح ويعتمد على المسافة. وبالعكس، تُذكر في الكشافات والمصابيح اليدوية شدة الإضاءة بالقنديلة، وأحيانًا الاستضاءة عند مسافة معلنة — وحينها يجب أن تقف المسافة إلى جانب الرقم. تُستعمل السوابق بحرية: الميلي لوكس يرد في الفلك، والكيلو لوكس في وصف ضوء النهار.
06 · الوحدات المجاورة
رمز الوحدة حرفان لاتينيان صغيران، lx، بخط قائم. لم تُسمَّ الوحدة باسم إنسان بل بالكلمة اللاتينية للضوء، ولذلك لا حرف كبير فيها. وفي العربية يُجمع على لوكسات: خمسمئة لوكس.
من بطاقات Simetrium تجاور اللوكس لومن و قنديلة من التعريف، قدم-شمعة بوصفها النظير الأنجلو-أمريكي، ستراديان من الزاوية المجسمة و واط، الذي يرتبط به التدفق الضوئي عبر منحنى الاستجابة.
07 · القسم التاريخي
الضوء الذي تعلموا تنظيمه
سبع وحدات أساسية في النظام الدولي، واثنتان وعشرون مشتقة لها أسماؤها، والوحدات خارج النظام التي لا تستغني عنها التقنية ولا الحياة اليومية. لكل منها بطاقتها: التعريف، التحويل، الأجهزة، قواعد الكتابة. بـ 30 لغة.
اعتمد المؤتمر الدولي للكهربائيين الوحدات الضوئية المترية: اللوكس واللومن والفوت. والاسم مأخوذ من اللاتينية lux — ضوء: من الوحدات القليلة في النظام التي تأتي مباشرة من كلمة لا من اسم عائلة، مثل اللومن والراديان والكاتال.
قبة حليبية فوق المستقبل تجعل الجهاز يستجيب للضوء من أي اتجاه تمامًا كما يستجيب سطح مستوٍ. من دون هذا التصحيح يقلل مقياس اللوكس من إسهام الضوء الجانبي، ويخطئ في غرفة ذات نافذة بمقدار الضعف.
كان المعيار شمعة من دهن الحوت بسماكة معينة، تحترق بسرعة معينة، وكانت الاستضاءة تُعبَّر عنها بقدم-شمعة. كانت قابلية التكرار سيئة: اللهب يعتمد على الهواء والفتيل والطقس في المختبر.
وحدة بداخلها إنسان
اللوكس حالة نادرة لوحدة فيزيائية يحتوي تعريفها على علم الأحياء. يُستخرج التدفق الضوئي بترجيح طيف القدرة بمنحنى استجابة العين، وذلك المنحنى استُخرج في العشرينيات من تجارب على بضع عشرات من الراصدين قارنوا سطوع ومضات بألوان مختلفة. جرى تمتين المنحنى بالمتوسط وتقييسه، ولم يتغير منذ ذلك الحين تقريبًا، رغم أن المعروف أن ذروة الحساسية عند البشر الحقيقيين تتنقل، وأن العدسة تصفرّ مع العمر وتمرر الجزء الأزرق من الطيف على نحو أسوأ فأسوأ. ومن هنا نتيجة عملية: مصدران لهما الاستضاءة نفسها باللوكس قد يبدوان مختلفين إن اختلفا طيفيًا — ديود فيه انخفاض في منطقة السماوي ومصباح متوهج يعطيان الرقم نفسه على الجهاز وإحساسًا آخر في الغرفة. لهذا تضيف المعايير إلى الاستضاءة دائمًا شروطًا لدرجة حرارة اللون ودليل تأدية اللون: اللوكس وحده لا يصف الضوء.
العين تخدع: بين الغسق والظهيرة الفرق مليون مرة
يقرأ الإنسان بثقة عند خمسين لوكسًا وعند خمسة آلاف، دون أن يلاحظ فرقًا مئة ضعف: يضيق البؤبؤ ويعدّل الدماغ الإدراك. ولهذا بالذات يجب أن تُحدد معايير الإنارة برقم لا بالنظر — يرى مقياس اللوكس ما لا يشعر به الإنسان إلا بوصفه «مضيئًا». ومن هنا أيضًا الخطأ المألوف عند اختيار مصابيح البيت: تبدو الغرفة مضاءة بينما لا يوجد على طاولة العمل نصف الثلاثمئة لوكس المطلوبة.
الدليل · وحدات القياس
بطاقة لكل مقدار
سبع وحدات أساسية في النظام الدولي، واثنتان وعشرون وحدة مشتقة لها أسماء خاصة، ووحدات خارج النظام لا تستغني عنها التقنية ولا الحياة اليومية. لكل وحدة ورقتها: التعريف، التحويل، الأجهزة، قواعد الكتابة. بـ 30 لغة.