ลักซ์
หน่วยอนุพัทธ์เอสไอ · ปริมาณ: ความสว่าง
01 · นิยาม
ความสว่างคือฟลักซ์หารด้วยพื้นที่; ความส่องสว่างของผิวกระจายแสงคือสัมประสิทธิ์การสะท้อนคูณความสว่าง หารด้วยพาย; หนึ่งฟุตแคนเดิลเท่ากับ 10.764 ลักซ์
การวัดตามตารางกริดให้แผนที่ความสว่างและค่าความสม่ำเสมอ: ค่าเดียวใต้หลอดไม่ได้บอกอะไรเลยว่าที่มุมห้องเป็นอย่างไร ถ้าไม่มีแผนที่นั้น การตรวจรับงานแสงสว่างก็ไม่ผ่าน
จากตรงนี้จึงได้คุณสมบัติหลักของหน่วย: หลอดเดียวกันให้ความสว่างต่างกันสิ้นเชิงขึ้นกับว่าแขวนสูงแค่ไหนและส่องไปทางใด ฟลักซ์ลดลงตามกำลังสองของระยะทาง และหลอดที่ยกจากหนึ่งเมตรเป็นสองเมตรจะส่องโต๊ะอ่อนลงสี่เท่า ปัจจัยที่สองคือมุมตกกระทบ: แสงที่มาเฉียงจะกระจายบนพื้นที่ที่กว้างกว่า และโคไซน์ของมุมนั้นเข้าสู่การคำนวณโดยตรง ด้วยเหตุนี้เองงานออกแบบแสงสว่างจึงไม่นับหลอด แต่นับลักซ์บนระนาบทำงาน และมาตรฐานให้ค่าที่ความสูงแปดสิบเซนติเมตรจากพื้น
มาตรฐานความสว่างไม่ใช่คำแนะนำ แต่เป็นข้อบังคับ: สามร้อยลักซ์สำหรับสำนักงาน ห้าร้อยสำหรับงานเขียนแบบ สองหมื่นในบริเวณผ่าตัด การวัดทำด้วยลักซ์มิเตอร์ที่ความสูงของระนาบทำงาน ไม่ใช่ใต้เพดาน
ในวันที่ฟ้าครึ้มใต้ท้องฟ้าโล่งมีห้าพันลักซ์ ตรงริมหน้าต่างสองพัน และห่างออกไปสี่เมตรเหลือเพียงห้าสิบ: ต่างกันสี่สิบเท่าตลอดความยาวของห้อง ตาแทบไม่รู้สึก เพราะปรับตัวแบบลอการิทึม และในความรู้สึกห้องดูสว่างสม่ำเสมอ กฎหมายอาคารจึงไม่ทำงานกับลักซ์โดยตรง แต่ใช้สัมประสิทธิ์แสงธรรมชาติ — อัตราส่วนของแสง ณ จุดหนึ่งต่อแสงใต้ท้องฟ้าโล่ง คิดเป็นร้อยละ
02 · การแปลงหน่วย
ใส่ค่าความสว่าง — แผ่นข้อมูลจะแยกออกเป็นหน่วยต่าง ๆ
ลักซ์เป็นหน่วยโฟโตเมตริกหน่วยเดียวที่กฎหมายกำกับ: แสงต้องตกบนโต๊ะทำงาน โต๊ะผ่าตัด และกระดานดำในโรงเรียนเท่าไร เขียนไว้ในกฎอนามัย
บรรทัดสุดท้ายของรายการไม่ใช่การแปลงหน่วย แต่เป็นการประมาณ: ถ้าแสงตกบนผิวขาวด้าน ซึ่งสะท้อนกลับเกือบทั้งหมด ความส่องสว่างของผิวนั้นในหน่วยแคนเดลาต่อตารางเมตรจะน้อยกว่าความสว่างในหน่วยลักซ์ราวสามเท่า ตัวประกอบที่แน่นอนคือสัมประสิทธิ์การสะท้อนหารด้วยพาย ดังนั้นผนังสีเทาจึงน้อยกว่าสี่เท่า และกำมะหยี่ดำเกือบเป็นศูนย์ ลักซ์มิเตอร์วัดแสงที่ตกกระทบ ส่วนตาเห็นแสงที่สะท้อน — ความรู้สึกต่างกันในห้องที่สว่างเท่ากันจึงมาจากตรงนี้
ฟุตแคนเดิลคือปริมาณเดียวกันที่คิดต่อหนึ่งตารางฟุต: ตัวประกอบเกือบสิบเอ็ด โฟตและน็อกซ์เป็นหน่วยของระบบซีจีเอส ซึ่งพบในวรรณกรรมการส่องสว่างรุ่นเก่า
| หน่วย | ชื่อ | ค่า | พบที่ใด |
|---|---|---|---|
| lx | ลักซ์ หน่วยเอสไอ | 500 | มาตรฐานการส่องสว่าง เทคนิคแสง |
| klx | กิโลลักซ์ | 0.5 | แสงกลางวัน ดวงอาทิตย์ |
| mlx | มิลลิลักซ์ | 500000 | ดาราศาสตร์ สนธยา |
| lm/m² | ลูเมนต่อตารางเมตร | 500 | คำนวณจากฟลักซ์ของดวงโคม |
| fc | ฟุตแคนเดิล | 46.45 | สหรัฐฯ แคนาดา มาตรฐานการส่องสว่าง |
| cd/m² | ความส่องสว่างของผิวขาว | 159.15 | การประมาณสิ่งที่ตาเห็น |
| ph | โฟต ระบบซีจีเอส | 0.05 | เทคนิคแสงจนถึงทศวรรษ 1960 |
| nx | น็อกซ์ หนึ่งในพันของลักซ์ | 500000 | ความสว่างยามค่ำคืน การพรางไฟ |
| เมตร-เทียน | ชื่อเก่าของลักซ์ | 500 | วรรณกรรมก่อนปี 1948 |
| ฟุตแคนเดิล | คำแปลภาษารัสเซียของ foot-candle | 46.45 | วรรณกรรมจนถึงทศวรรษ 1960 |
| lm/ft² | ลูเมนต่อตารางฟุต | 46.45 | ฟุตแคนเดิลเขียนผ่านฟลักซ์ |
| lx | ลักซ์ | 500 | หน่วยในปัจจุบัน |
กระดาษขาวที่ห้าร้อยลักซ์มีความส่องสว่างราวหนึ่งร้อยหกสิบแคนเดลาต่อตารางเมตร — พอ ๆ กับจอโน้ตบุ๊กในห้อง
03 · อันดับของขนาด
จากท้องฟ้าดารดาษถึงห้องผ่าตัดแปลงเป็นฟุตแคนเดิลและโฟต
04 · เครื่องมือวัด
วัดความสว่างด้วยอะไร
โฟโตไดโอดซิลิคอนพร้อมฟิลเตอร์แก้ค่า: ถ้าไม่มีมัน เครื่องจะเห็นรังสีอินฟราเรดที่ตาไม่รับรู้ ฟิลเตอร์ปรับความไวให้เข้ากับเส้นโค้งความไวของตา และชั้นคุณภาพทั้งหมดของเครื่องขึ้นกับความแม่นยำของการปรับนั้น
คณะกรรมการการส่องสว่างเฉลี่ยความไวของตามนุษย์ตลอดสเปกตรัมและได้เส้นโค้งที่มีค่าสูงสุดที่ 555 นาโนเมตร นับแต่วินาทีนั้นปริมาณทางโฟโตเมตรีก็เลิกเป็นปริมาณทางกายภาพล้วน ๆ: ข้างในมีผู้สังเกตโดยเฉลี่ยฝังอยู่
ญาติทางการถ่ายภาพของลักซ์มิเตอร์: มันวัดแสงเดียวกัน แต่ไม่ให้ลักซ์ ให้คู่ «ความเร็วชัตเตอร์ — รูรับแสง» แทน สเกลของค่าการเปิดรับแสงเป็นลอการิทึม และแต่ละขั้นหมายถึงความสว่างเพิ่มเป็นสองเท่า — ธรรมเนียมที่ย้ายจากเทคนิคแสงสว่างมาสู่การถ่ายภาพ
จุดข้างกล้องหน้าคือโฟโตไดโอดตัวเดียวกับที่ควบคุมความสว่างของจอ แอปลักซ์มิเตอร์ใช้ตัวนั้นแหละ แต่เซนเซอร์ไม่มีการแก้โคไซน์ กระจกหน้าจอบิดเบือนสเปกตรัม และความคลาดเคลื่อนขึ้นถึงสามสิบเปอร์เซ็นต์ได้ง่าย ๆ
สำหรับพืชแล้วลักซ์ไร้ประโยชน์: เส้นโค้งความไวบรรยายตามนุษย์ ไม่ใช่การสังเคราะห์ด้วยแสง สิ่งที่นับคือฟลักซ์โฟตอนเป็นไมโครโมลต่อตารางเมตรต่อวินาที และวัดด้วยเซนเซอร์อีกชนิดหนึ่ง
ลักซ์คือความสว่างของพื้นผิวซึ่งทุกตารางเมตรของมันมีฟลักซ์ส่องสว่างหนึ่งลูเมนตกลงมา ปริมาณนี้ไม่ได้บรรยายแหล่งกำเนิด แต่บรรยายสถานที่: แสงมาถึงโต๊ะ ถึงหน้ากระดาษ ถึงพื้นเท่าไร
05 · กฎการเขียน
ตัวอักษรเล็กทั้งสองตัว
ในที่สุดมาตรฐานเทียนก็ถูกแทนที่ด้วยนิยามผ่านกำลังการแผ่รังสี: แหล่งกำเนิดเอกรงค์ที่ 540 เทระเฮิรตซ์ให้ 683 ลูเมนต่อวัตต์ ลักซ์ในฐานะหน่วยอนุพัทธ์จากแคนเดลาจึงได้การยึดโยงที่แม่นตรงแบบเดียวกัน
สัญลักษณ์ของปริมาณความสว่างคืออักษร E ตัวเอน ความผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดในแคตตาล็อกคือการยกลักซ์ให้หลอดไฟ: หลอดมีฟลักซ์ส่องสว่างเป็นลูเมน ส่วนลักซ์เกิดขึ้นบนพื้นผิวเท่านั้นและขึ้นกับระยะทาง ในทางกลับกัน สปอตไลต์และไฟฉายจะระบุความเข้มการส่องสว่างเป็นแคนเดลา บางครั้งระบุความสว่างที่ระยะซึ่งบอกไว้ — และเมื่อนั้นระยะต้องยืนอยู่ข้างตัวเลข คำนำหน้าหน่วยใช้กันอย่างอิสระ: มิลลิลักซ์พบในดาราศาสตร์ กิโลลักซ์พบในคำบรรยายแสงกลางวัน
06 · หน่วยข้างเคียง
สัญลักษณ์ของหน่วยคืออักษรละตินตัวเล็กสองตัว lx เขียนด้วยตัวตรง หน่วยนี้ไม่ได้ตั้งตามชื่อคน แต่ตามคำละตินที่แปลว่า «แสง» จึงไม่มีตัวพิมพ์ใหญ่ในนั้น ในภาษาไทยรูปคำไม่เปลี่ยนตามจำนวน: ห้าร้อยลักซ์
ใน แผ่นข้อมูลของ Simetrium อยู่ติดกับลักซ์ ลูเมน และ แคนเดลา จากนิยาม ฟุตแคนเดิล ในฐานะหน่วยคู่ของอังกฤษ-อเมริกัน และ สเตอเรเดียน จากมุมตัน และ วัตต์ ซึ่งฟลักซ์ส่องสว่างผูกไว้ด้วยเส้นโค้งความไว
07 · ภาคประวัติ
แสงที่มนุษย์เรียนรู้ที่จะกำหนดเป็นมาตรฐาน
เจ็ดหน่วยฐานเอสไอ ยี่สิบสองหน่วยอนุพัทธ์ที่มีชื่อเฉพาะ และหน่วยนอกระบบที่ทั้งงานช่างและชีวิตประจำวันขาดไม่ได้ แต่ละหน่วยมีแผ่นข้อมูลของตัวเอง: นิยาม การแปลง เครื่องมือ กฎการเขียน ใน 36 ภาษา
การประชุมช่างไฟฟ้านานาชาติรับหน่วยโฟโตเมตริกแบบเมตริก: ลักซ์ ลูเมน และโฟต ชื่อมาจากภาษาละติน lux — แสง: เป็นหนึ่งในไม่กี่หน่วยของระบบที่มาจากคำโดยตรง ไม่ใช่จากนามสกุล เช่นเดียวกับลูเมน เรเดียน และคาทาล
โดมสีขาวขุ่นเหนือตัวรับทำให้เครื่องตอบสนองต่อแสงจากทิศใดก็ตามเหมือนกับที่พื้นผิวราบจะตอบสนอง หากไม่มีการแก้นี้ ลักซ์มิเตอร์จะประเมินส่วนของแสงด้านข้างต่ำเกินไป และในห้องที่มีหน้าต่างจะผิดไปถึงสองเท่า
มาตรฐานเคยเป็นเทียนไขวาฬที่มีความหนากำหนดไว้และเผาไหม้ด้วยอัตรากำหนดไว้ และความสว่างแสดงเป็นฟุตแคนเดิล ความสามารถทำซ้ำนั้นแย่: เปลวไฟขึ้นกับอากาศ ไส้เทียน และดินฟ้าอากาศในห้องปฏิบัติการ
หน่วยที่มีมนุษย์อยู่ข้างใน
ลักซ์เป็นกรณีหายากของหน่วยทางฟิสิกส์ที่นิยามของมันมีชีววิทยาอยู่ข้างใน ฟลักซ์ส่องสว่างได้มาจากการถ่วงน้ำหนักสเปกตรัมกำลังด้วยเส้นโค้งความไวของตา และเส้นโค้งนั้นได้มาในทศวรรษ 1920 จากการทดลองกับผู้สังเกตไม่กี่สิบคนที่เปรียบเทียบความสว่างของแสงกะพริบต่างสีกัน เส้นโค้งถูกเฉลี่ย ถูกทำให้เป็นมาตรฐาน และแทบไม่เปลี่ยนแปลงอีกเลยนับแต่นั้น ทั้งที่รู้กันว่าในคนจริงจุดสูงสุดของความไวเลื่อนไปมา และเลนส์ตาเหลืองขึ้นตามอายุจนยอมให้ส่วนสีน้ำเงินของสเปกตรัมผ่านได้แย่ลงเรื่อย ๆ จากตรงนี้จึงมีผลในทางปฏิบัติว่า แหล่งกำเนิดสองดวงที่ให้ความสว่างเป็นลักซ์เท่ากันอาจดูต่างกันได้หากสเปกตรัมต่างกัน — ไดโอดที่มีรอยหวำในย่านสีฟ้าเขียวกับหลอดไส้จะให้ตัวเลขเดียวกันบนเครื่องมือ แต่ให้ความรู้สึกคนละอย่างในห้อง ด้วยเหตุนี้มาตรฐานจึงกำกับความสว่างไว้ด้วยข้อกำหนดเรื่องอุณหภูมิสีและดัชนีการถ่ายทอดสีเสมอ: ลำพังลักซ์ไม่ได้บรรยายแสง
ตาหลอกเรา: ระหว่างสนธยากับเที่ยงวันต่างกันหนึ่งล้านเท่า
คนอ่านหนังสือได้มั่นคงเท่ากันทั้งที่ห้าสิบลักซ์และที่ห้าพันลักซ์ โดยไม่สังเกตความต่างร้อยเท่า: รูม่านตาหรี่ลงและสมองปรับการรับรู้ ด้วยเหตุนี้เองมาตรฐานการส่องสว่างจึงต้องกำหนดด้วยตัวเลข ไม่ใช่ด้วยสายตา — ลักซ์มิเตอร์เห็นสิ่งที่คนรู้สึกเพียงว่า «สว่าง» จากตรงนี้จึงเกิดความผิดพลาดที่พบบ่อยเวลาเลือกหลอดไฟให้บ้าน: ห้องดูสว่างดี ทว่าบนโต๊ะทำงานไม่มีแม้ครึ่งหนึ่งของสามร้อยลักซ์ที่กำหนด
สารบัญ · หน่วยวัด
แผ่นข้อมูลสำหรับทุกปริมาณ
หน่วยฐานเอสไอเจ็ดหน่วย หน่วยอนุพัทธ์ที่มีชื่อเฉพาะยี่สิบสองหน่วย และหน่วยนอกระบบที่ทั้งงานช่างและชีวิตประจำวันขาดไม่ได้ แต่ละหน่วยมีแผ่นของตน คือ นิยาม การแปลงหน่วย เครื่องมือ และกฎการเขียน ใน 36 ภาษา