Ένα κερί καίει, η φλόγα τρεμοπαίζει, η άλω ανασαίνει. Το κερί λιώνει και κυλά. Προς τα δεξιά φεύγει ένας κώνος φωτός που κόβει από μια σφαίρα στερεά γωνία ενός στερακτινίου. Πάνω τρέχει ένα πράσινο κύμα 540 THz. Κάτω, το σημάδι ενός λουξομέτρου γλιστρά σε μια ράγα: στα 2 m 0,25 lx, στο 1 m 1 lx, στα 0,5 m 4 lx. Αναβοσβήνει μια λυχνία εγγραφής.
Φύλλο μονάδας
θεμελιώδης μονάδα SIαναθ. 2026-10Καντέλα cd
Θεμελιώδης μονάδα SI · μέγεθος: φωτεινή ένταση — το φως που στέλνει μια πηγή σε μία κατεύθυνση
Η μονάδα που κάποτε ήταν κερί
Το 1860 οι εταιρείες φωταερίου του Λονδίνου διαφωνούσαν ποιανής το αέριο φωτίζει περισσότερο. Για να συγκρίνουν τους καυστήρες, το Κοινοβούλιο ενέκρινε ένα πρότυπο: κερί από σπαρματσέτο βάρους ενός έκτου της λίβρας, που καίγεται με 120 κόκκους την ώρα. Η λάμψη ενός καυστήρα φωταερίου άρχισε να δίνεται σε «κεριά».
Το κερί είναι κακό πρότυπο: η φλόγα τρέμει, το φιτίλι απανθρακώνεται, το κερί διαφέρει. Με τον καιρό το κερί αντικαταστάθηκε από λευκόχρυσο θερμασμένο ως την τήξη και αργότερα από έναν αριθμό. Σήμερα η καντέλα είναι η φωτεινή ένταση μιας πηγής που στα 540 THz εκπέμπει 1/683 του watt ανά στερακτίνιο. Ένα συνηθισμένο κερί φωτίζει ακόμη περίπου μία καντέλα.
Η συχνότητα των 540 THz δεν επιλέχθηκε τυχαία. Είναι πράσινο φως περίπου 555 nm, στο οποίο το μάτι είναι πιο ευαίσθητο. Γι’ αυτό η καντέλα είναι η μόνη θεμελιώδης μονάδα του SI με ενσωματωμένο τον άνθρωπο: δεν μετρά την ενέργεια του φωτός, αλλά πόσο λαμπερό φαίνεται.
Το σύμβολο της καντέλας είναι δύο πεζά γράμματα cd, χωρίς τελεία. Το κεφαλαίο Cd είναι το κάδμιο. Το μέγεθος γράφεται με κεφαλαίο I και δείκτη v — φωτεινή ένταση. Το όνομα της μονάδας γράφεται με πεζό: καντέλα.
Τη φωτεινή ένταση και τον φωτισμό. Η καντέλα λέει πόσο έντονα φωτίζει μια πηγή σε μία κατεύθυνση. Το λουξ λέει πόσο φως έπεσε σε μια επιφάνεια. Το ίδιο κερί δίνει 1 lx σε απόσταση ενός μέτρου και 0,01 lx στα δέκα.
01 · Ορισμός
στερακτίνιο · λούμεν · μάτιΜια πηγή στέλνει φως προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά όχι πάντα εξίσου. Ένας φακός φωτίζει μπροστά και σχεδόν καθόλου πίσω. Γι’ αυτό η φωτεινή ένταση μετριέται για κάθε κατεύθυνση χωριστά: πόσο φως φεύγει σε έναν μικρό κώνο γύρω από αυτή την κατεύθυνση.
Το μέγεθος του κώνου μετριέται ως στερεά γωνία σε στερακτίνια. Ένα στερακτίνιο κόβει από σφαίρα ακτίνας 1 m επιφάνεια 1 m². Η φωτεινή ροή σε λούμεν διαιρεμένη με τη στερεά γωνία είναι η φωτεινή ένταση. Μία καντέλα είναι ένα λούμεν ανά στερακτίνιο.
Το λούμεν μετρά το φως με διόρθωση για το μάτι. Η ισχύς ακτινοβολίας πολλαπλασιάζεται με την καμπύλη ευαισθησίας V(λ): ισούται με ένα στα 555 nm και πέφτει προς το ιώδες και το κόκκινο. Ένα κόκκινο και ένα πράσινο λέιζερ ίδιας ισχύος διαφέρουν για το μάτι πολλές φορές, άρα και σε καντέλες.
Πόσο φως φτάνει στο φύλλο
Πάνω ένα σκοτεινό δωμάτιο με πάγκο. Αριστερά μια πηγή, δεξιά μια λευκή οθόνη με λουξόμετρο. Μετακινήστε την οθόνη: ο φωτισμός μεταβάλλεται αντίστροφα με το τετράγωνο της απόστασης. Διαλέξτε πηγή: κερί, λάμπα πυρακτώσεως, φακός LED με στενή δέσμη, φάρος. Στον φακό η δέσμη στενεύει: η ροή μένει ίδια, η ένταση ανεβαίνει. Ο ρυθμιστής μήκους κύματος χρωματίζει την πηγή με την ίδια ισχύ ακτινοβολίας. Το κεχριμπαρένιο δείχνει το φως, το πράσινο το μάτι και την καμπύλη V(λ), το ιώδες τις γωνίες και τα όργανα. Κάτω υπάρχουν τρεις όψεις. «Απόσταση» είναι ο φωτισμός ως προς r. «Μάτι» είναι η καμπύλη V(λ) και το τρέχον μήκος κύματος. «Διάγραμμα» είναι η φωτεινή ένταση ανά κατεύθυνση.
Το φως μαζεμένο σε στενό κώνο
Ένας φακός 300 lm είναι πιο αδύναμος σε ροή από μια λάμπα 1700 lm. Όμως η λάμπα φωτίζει προς όλες τις πλευρές, ενώ ο φακός μαζεύει το φως του σε κώνο 10°. Η στερεά γωνία τέτοιου κώνου είναι 0,024 sr, και η ένταση στο κέντρο της δέσμης ξεπερνά τις 10 000 cd. Γι’ αυτό στον φακό γράφουν καντέλες και στο κουτί της λάμπας λούμεν: διαφορετικά πράγματα, και τα δύο τίμια.
02 · Μετατροπή
μονάδες · δέσμη · ιστορικά κεριάΑπό καντέλες σε λούμεν, λουξ και παλιά κεριά
Εισαγάγετε φωτεινή ένταση ή ροή. Η πρώτη καρτέλα δείχνει τον φωτισμό σε διάφορες αποστάσεις και τη ροή ομοιόμορφης πηγής. Η δεύτερη μετατρέπει τη ροή ενός φακού σε καντέλες για διάφορα πλάτη δέσμης. Η τρίτη δίνει τα ιστορικά «κεριά» σε καντέλες.
| {k} | {v} | {note} |
Στην τεχνική η φωτεινή ένταση διαφέρει δισεκατομμύρια φορές: από ένα χιλιοστό της καντέλας σε μια ενδεικτική λυχνία του ταμπλό ως δεκάδες εκατομμύρια σε έναν φάρο. Το μάτι αντέχει τέτοιο εύρος γιατί δεν βλέπει καντέλες αλλά τον λογάριθμό τους: μια δέκα φορές ισχυρότερη πηγή φαίνεται μόνο δύο ως τρεις φορές πιο λαμπερή.
04 · Όργανα μέτρησης
φωτόμετρο Bunsen · γωνιοφωτόμετρο · ραδιόμετρο · λουξόμετροΤο φως συγκρίνεται με το φως
{title}
{text}
05 · Κανόνες γραφής
cd πεζά · χωρίς τελείαcd — δύο πεζά γράμματα
Το σύμβολο της καντέλας γράφεται με πεζά και με κενό μετά τον αριθμό. Τα πολλαπλάσια παίρνουν προθέματα: kcd, mcd. Η ένταση δεν συγχέεται με τη ροή ή τον φωτισμό: καθένα έχει τη μονάδα του. Για φακούς και προβολείς δίνεται η ένταση στο κέντρο της δέσμης.
Το Cd είναι το κάδμιο, και μετά το σύμβολο δεν μπαίνει τελεία. Τα λούμεν ενός προβολέα είναι η ροή του, όχι η ένταση στη δέσμη. Η καντέλα είναι ένα λούμεν ανά στερακτίνιο, όχι απλώς ένα λούμεν. Ο φωτισμός μετριέται σε λουξ. Το όνομα της μονάδας γράφεται με πεζό, και το «κηρίο» είναι παρωχημένη μονάδα που δεν χρησιμοποιείται στο SI.
06 · Γειτονικές μονάδες
φωτομετρία1 lm = 1 cd·sr — όλη η ροή.
lx1 lx = 1 lm/m² — φως σε επιφάνεια.
cd/m²Φωτεινή ένταση ανά τετραγωνικό μέτρο φωτεινής επιφάνειας.
07 · Ιστορικό μέρος
αρχείο · από το κερί σπαρματσέτου στα 683 lm/WΠώς ένα κερί έγινε αριθμός
{title}
{text}
Η καντέλα στηρίζεται σε ένα μέσο μάτι
Η καμπύλη V(λ) δεν είναι το μάτι ενός συγκεκριμένου ανθρώπου, αλλά ένας μέσος όρος πειραμάτων της δεκαετίας του 1920. Οι παρατηρητές συνέκριναν τη λαμπρότητα δύο χρωματιστών πεδίων, και από τις απαντήσεις προέκυψε ένας πίνακας που η Διεθνής Επιτροπή Φωτισμού ενέκρινε το 1924. Ο καθένας έχει τη δική του καμπύλη, και σε όσους έχουν διαταραχή της χρωματικής όρασης είναι αισθητά μετατοπισμένη.
Γι’ αυτό ένα όργανο που μετρά καντέλες μετρά πρώτα watt και ύστερα τα μετατρέπει με τον πίνακα. Ένα φωτόμετρο με φίλτρο που αναπαράγει τη V(λ) δουλεύει καλά για λευκό φως. Με μπλε LED και στενές γραμμές το φίλτρο σφάλλει περισσότερο, και τέτοιες πηγές ελέγχονται με φασματοραδιόμετρο.
Δεξιά δύο καμπύλες. Η πράσινη είναι η ημερήσια όραση με κορυφή στα 555 nm, η μπλε η νυχτερινή, η λυκοφωτική, με κορυφή στα 507 nm. Στο σκοτάδι το μπλε φαίνεται πιο λαμπερό από το κόκκινο, αν και οι καντέλες δεν το λαμβάνουν υπόψη.
Κατάλογος μεγεθών
Φως και φωτομετρία · 12 φύλλα
Ευρετήριο · όλα τα μεγέθη σε μία σελίδαΤο εργαστήριο στην είσοδο του ευρετηρίουΜια σταγόνα οξέος αλλάζει το χρώμα του χυμού, το αλάτι χρωματίζει τη φλόγα, το νερό παγώνει με ένα χτύπημα. Από κάτω, όλα τα φύλλα του Simetrium κατά επιστήμη και αλφαβητικά.Άνοιγμα ευρετηρίου →
