لوکس
یکای فرعی SI · کمیت: روشنایی
01 · تعریف
روشنایی شار تقسیم بر مساحت است؛ درخشندگی سطح پخشکننده ضریب بازتاب ضرب در روشنایی تقسیم بر پی است؛ یک فوتکندل برابر ۱۰٫۷۶۴ لوکس است
اندازهگیری روی شبکه نقشهٔ روشنایی و ضریب یکنواختی میدهد: یک مقدار زیر لامپ هیچ نمیگوید که در گوشه چه میگذرد. بی چنین نقشهای تحویل روشنایی پذیرفته نمیشود.
از اینجا ویژگی اصلی یکا برمیآید: یک لامپ واحد بسته به اینکه چقدر بالا آویخته و به کجا نشانه رفته، روشناییهای کاملاً متفاوت میدهد. شار با مربع فاصله کم میشود، و لامپی که از یک متر به دو متر بالا رود میز را چهار برابر ضعیفتر روشن میکند. عامل دوم زاویهٔ تابش است: نوری که کج میرسد بر سطح بزرگتری پخش میشود و کسینوس آن زاویه مستقیم وارد حساب میشود. درست به همین دلیل در طراحی روشنایی لامپ نمیشمارند، بلکه لوکس روی سطح کار را میشمارند، و استانداردها مقدار را در ارتفاع هشتاد سانتیمتری از کف میدهند.
استانداردهای روشنایی توصیه نیستند بلکه الزاماند: سیصد لوکس برای دفتر، پانصد برای کارهای نقشهکشی، بیست هزار در میدان جراحی. اندازهگیری با لوکسسنج در ارتفاع سطح کار انجام میشود، نه زیر سقف.
در روزی ابری زیر آسمان باز پنج هزار لوکس هست، درست کنار پنجره دو هزار، و چهار متر آنسوتر تنها پنجاه: تفاوت چهل برابر در طول یک اتاق. چشم این را تقریباً درنمییابد، چون لگاریتمی سازگار میشود، و اتاق به گمان آدمی یکنواخت روشن مینماید. از این رو مقررات ساختمانی مستقیم با لوکس کار نمیکنند بلکه با ضریب نور روز — نسبت نور در یک نقطه به نور زیر آسمان باز، به درصد.
02 · تبدیل
روشنایی را وارد کنید — برگه آن را به یکاها میشکافد
لوکس تنها یکای نوری است که قانون آن را تنظیم میکند: اینکه چه اندازه نور باید بر میز کار، میز جراحی و تختهٔ مدرسه بیفتد، در آییننامههای بهداشتی نوشته شده است.
سطر آخر فهرست تبدیل نیست، برآورد است: اگر نور بر سطحی سفید و مات بتابد که تقریباً همهچیز را بازمیگرداند، درخشندگی آن سطح بر حسب کاندلا بر متر مربع نزدیک سه برابر کمتر از روشنایی بر حسب لوکس است. ضریب دقیق، ضریب بازتاب تقسیم بر پی است، پس برای دیوار خاکستری چهار برابر کمتر و برای مخمل سیاه نزدیک صفر میشود. لوکسسنج نور تابیده را میسنجد و چشم نور بازتابیده را میبیند — تفاوت حس میان اتاقهای به یک اندازه روشن از همینجاست.
فوتکندل همان کمیت است نسبت به فوت مربع: ضریبی نزدیک یازده. فوت و ناکس یکاهای دستگاه CGSاند که در نوشتههای کهنتر روشنایی دیده میشوند.
| یکا | نام | مقدار | کجا دیده میشود |
|---|---|---|---|
| lx | لوکس، یکای SI | 500 | استانداردهای روشنایی، فن نور |
| klx | کیلولوکس | 0.5 | نور روز، آفتاب |
| mlx | میلیلوکس | 500000 | اخترشناسی، گرگومیش |
| lm/m² | لومن بر متر مربع | 500 | محاسبه از شار چراغها |
| fc | فوتکندل | 46.45 | آمریکا، کانادا، استانداردهای روشنایی |
| cd/m² | درخشندگی سطح سفید | 159.15 | برآوردی از آنچه چشم میبیند |
| ph | فوت، دستگاه CGS | 0.05 | فن نور تا دههٔ شصت |
| nx | ناکس، هزارم لوکس | 500000 | روشنایی شبانه، تاریکسازی |
| متر-شمع | نام کهن لوکس | 500 | نوشتههای پیش از ۱۹۴۸ |
| فوت-شمع | ترجمهٔ روسی foot-candle | 46.45 | نوشتهها تا دههٔ شصت |
| lm/ft² | لومن بر فوت مربع | 46.45 | نوشتن فوتکندل از راه شار |
| lx | لوکس | 500 | یکای امروزی |
برگ سفید در پانصد لوکس درخشندگیای نزدیک صد و شصت کاندلا بر متر مربع دارد — کمابیش مانند نمایشگر رایانهٔ همراه در اتاق.
03 · مرتبههای بزرگی
از آسمان پرستاره تا اتاق عملتبدیل به فوتکندل و فوت
04 · ابزارهای اندازهگیری
روشنایی را با چه میسنجند
فوتودیود سیلیکونی با صافی تصحیحکننده: بی آن، دستگاه پرتو فروسرخ را میدید که چشم درنمییابد. صافی حساسیت را با منحنی حساسیت چشم هماهنگ میکند، و کل ردهٔ دستگاه به دقت همین هماهنگی وابسته است.
کمیسیون روشنایی حساسیت چشم انسان را در سراسر طیف میانگین گرفت و منحنیای با بیشینه در ۵۵۵ نانومتر به دست آورد. از آن لحظه کمیتهای نوری دیگر صرفاً فیزیکی نبودند: در آنها ناظری میانگین کار گذاشته شده است.
خویشاوند عکاسی لوکسسنج: همان نور را میسنجد اما لوکس نمیدهد، بلکه جفت «زمان نوردهی — دیافراگم» را. مقیاس عددهای نوردهی لگاریتمی است و هر پله یعنی دوبرابر شدن روشنایی — عادتی که از فن روشنایی به عکاسی رسید.
نقطهٔ کنار دوربین جلو همان فوتودیودی است که روشنایی نمایشگر را میگرداند. برنامههای لوکسسنج دقیقاً از همان استفاده میکنند، اما حسگر تصحیح کسینوسی ندارد، شیشهٔ نمایشگر طیف را کج میکند و خطا بهآسانی به سی درصد میرسد.
برای گیاهان لوکس بیفایده است: منحنی حساسیت چشم انسان را وصف میکند نه فتوسنتز را. شار فوتون را به میکرومول بر متر مربع در ثانیه میشمارند و حسگری جداگانه آن را میسنجد.
لوکس روشنایی سطحی است که بر هر متر مربع آن شار نوری یک لومن میافتد. این کمیت نه چشمه بلکه جا را وصف میکند: چه اندازه نور به میز، به صفحه، به کف رسیده است.
05 · قواعد نگارش
هر دو حرف کوچک
معیار شمعی سرانجام با تعریفی از راه توان تابشی جایگزین شد: چشمهٔ تکرنگ در ۵۴۰ تراهرتز ۶۸۳ لومن بر وات میدهد. لوکس نیز بهعنوان یکای برآمده از کاندلا همان لنگرگاه دقیق را یافت.
نماد کمیت روشنایی E ایتالیک است. رایجترین خطای کاتالوگها نسبت دادن لوکس به لامپ است: لامپ شار نوری بر حسب لومن دارد، و لوکس تنها روی سطح پدید میآید و به فاصله وابسته است. برعکس، در نورافکنها و چراغقوهها شدت نور بر حسب کاندلا داده میشود و گاهی روشنایی در فاصلهای اعلامشده — و آنگاه فاصله باید کنار عدد بایستد. پیشوندها آزادانه به کار میروند: میلیلوکس در اخترشناسی و کیلولوکس در توصیف نور روز.
06 · یکاهای همسایه
نماد یکا دو حرف کوچک لاتین است، lx، با خط ایستاده. یکا به نام آدمی نامیده نشده بلکه از واژهٔ لاتین «نور» گرفته شده، از این رو حرف بزرگ در آن نیست. در فارسی جمع بسته نمیشود: پانصد لوکس.
از شناسنامههای Simetrium همسایهٔ لوکساند لومن و کاندلا از تعریف، فوتکندل همچون همتای انگلیسیآمریکایی، استرادیان از زاویهٔ فضایی و وات، که شار نوری با منحنی حساسیت به آن بسته است.
07 · بخش تاریخی
نوری که آموختند تنظیمش کنند
هفت یکای پایهٔ SI، بیست و دو یکای فرعی با نام خود، و یکاهای بیرون دستگاه که نه فن و نه زندگی روزمره بی آنها سر نمیکند. هر کدام برگهٔ خود را دارند: تعریف، تبدیل، ابزارها، قواعد نگارش. به ۳۶ زبان.
کنگرهٔ بینالمللی برقکاران یکاهای متری نور را پذیرفت: لوکس، لومن و فوت. نام از لاتین lux — نور گرفته شده است: از معدود یکاهای دستگاه که مستقیم از یک واژه میآیند نه از نام خانوادگی، مانند لومن، رادیان و کاتال.
گنبد شیریرنگ روی گیرنده کاری میکند که دستگاه به نور از هر سو درست مانند یک سطح تخت پاسخ دهد. بی این تصحیح، لوکسسنج سهم نور کناری را کم میگیرد و در اتاقی با پنجره دو برابر خطا میکند.
معیار، شمعی از اسپرماستی با ستبری معیّن بود که با سرعتی معیّن میسوخت، و روشنایی را با فوتکندل بیان میکردند. تکرارپذیری بد بود: شعله به هوا، به فتیله و به هوای آزمایشگاه بستگی داشت.
یکایی با انسان در درونش
لوکس نمونهای کمیاب از یکای فیزیکی است که در تعریفش زیستشناسی نشسته است. شار نوری از وزندهی طیف توان به کمک منحنی حساسیت چشم به دست میآید، و آن منحنی در دههٔ بیست از آزمایش بر چند ده ناظر بیرون آمد که روشنی سوسوهای رنگهای گوناگون را میسنجیدند. منحنی میانگین گرفته شد، استاندارد شد و از آن پس تقریباً دگرگون نشد، هرچند میدانیم که در آدمهای واقعی بیشینهٔ حساسیت جابهجا میشود و عدسی با سالها زرد میشود و بخش آبی طیف را بدتر و بدتر میگذراند. از اینجا نتیجهای عملی: دو چشمه با روشنایی یکسان بر حسب لوکس میتوانند متفاوت به نظر آیند اگر طیفشان فرق کند — یک الایدی با گودی در ناحیهٔ فیروزهای و یک لامپ رشتهای همان عدد را روی دستگاه و حسی دیگر را در اتاق میدهند. به همین سبب استانداردها همیشه در کنار روشنایی، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ را هم میخواهند: لوکس بهتنهایی نور را وصف نمیکند.
چشم فریب میدهد: میان گرگومیش و نیمروز تفاوت یکمیلیون برابر است
آدمی هم در پنجاه لوکس و هم در پنج هزار بهراحتی میخواند، بیآنکه تفاوت صد برابری را دریابد: مردمک تنگ میشود و مغز ادراک را تنظیم میکند. درست به همین سبب استانداردهای روشنایی را باید با عدد داد نه با چشم — لوکسسنج آن را میبیند که آدمی تنها به صورت «روشن است» حس میکند. از همین رو خطای همیشگی در گزینش لامپ برای خانه: اتاق روشن مینماید، حال آنکه روی میز کار نیمی از سیصد لوکس لازم هم نیست.
فهرست · یکاهای اندازهگیری
شناسنامهای برای هر کمیت
هفت یکای اصلی SI، بیستودو یکای فرعی با نامهای ویژه و یکاهای بیرون دستگاه که نه فناوری از آنها بینیاز است و نه زندگی روزمره. هر یکا برگ خود را دارد: تعریف، تبدیل، ابزارها، قواعد نگارش. به 30 زبان.