21-09-2023
Канде́ла (от лат. candela — свеча) — единица силы света, одна из семи основных единиц международной системы единиц (СИ). Определена как «сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср»[1]. Принята в качестве единицы СИ в 1979 г. XVI Генеральной конференцией по мерам и весам. Международное обозначение – cd, русское – кд[2].
Из определения следует, что значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения для частоты 540·1012 Гц равно 683 лм/Вт = 683 кд.ср/ Вт точно.
Выбранная частота соответствует длине волны 555,016 нм в воздухе при стандартных условиях[3] и находится вблизи максимума чувствительности человеческого глаза, располагающегося на длине волны 555 нм. Если излучение имеет другую длину волны, то для достижения той же силы света требуется бо́льшая энергетическая интенсивность.
Содержание |
Все световые величины являются редуцированными фотометрическими величинами. Это означает, что они образуются из соответствующей энергетической фотометрической величины при помощи функции, представляющей собой зависимость спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения от длины волны. Эту функцию обычно представляют в виде , где — функция, нормированная так, что в максимуме она равна единице, а — максимальное значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения. Иногда называют также фотометрическим эквивалентом излучения.
Расчёт световой величины соответствующей энергетической величине производится с помощью формулы:
где — спектральная плотность величины , равная .
Функция определена опытным путём и задана в табличном виде[4]. Её значения от выбора используемых световых единиц никак не зависят.
В противоположность сказанному о значение целиком определяется выбором основной световой единицы. Поэтому для установления связи между световыми и энергетическими величинами в системе СИ требуется определить значение , соответствующее принятой в СИ единице силы света канделе. При строгом подходе к определению необходимо учитывать, что спектральная точка 540·1012 Гц, о которой идёт речь в определении канделы, не совпадает с положением максимума функции .
В общем случае сила света связана с силой излучения соотношением:
где — спектральная плотность силы излучения, равная .
Для монохроматического излучения с длиной волны формула, связывающая силу света с силой излучения , упрощается, приобретая вид:
Из последнего соотношения для ν0=540·1012 Гц следует:
Учитывая определение канделы, отсюда получаем:
Произведение представляет собой значение спектральной световой эффективности монохроматического излучения для частоты 540·1012 Гц. Как следует из способа получения, данная величина равна 683 кд.ср/Вт=683 лм/Вт точно.
Для определения следует учесть, что как сказано выше, частоте 540·1012 Гц соответствует длина волны ≈555,016 нм. Поэтому из последнего равенства следует:
Нормированная функция задана в табличном виде с интервалом 1 нм, она имеет максимум, равный единице, на длине волны 555 нм. Интерполяция её значений для длины волны 555,016 нм даёт величину 0.999997[3]. Используя это значение, получаем:
На практике c достаточной для всех случаях точностью используется округлённое значение
Таким образом, связь между произвольной световой величиной и соответствующей ей энергетической величиной в системе СИ выражается общей формулой:
Сила света, излучаемая свечой, примерно равна одной канделе, поэтому раньше эта единица измерения называлась «свечой», сейчас это название является устаревшим и не используется.
Источник | Мощность, Вт | Примерная сила света, кд |
---|---|---|
Свеча |
|
|
Современная (2010 г.) лампа накаливания |
|
|
Обычный светодиод |
|
|
Сверхъяркий светодиод |
|
|
Сверхъяркий светодиод с коллиматором |
|
|
Современная (2010 г.) люминесцентная лампа |
|
|
Солнце |
|
|
Сведения об основных световых фотометрических величинах приведены в таблице.
Наименование | Обозначение величины | Определение | Обозначение единиц СИ | Энергетический аналог |
---|---|---|---|---|
Световая энергия |
|
|
|
Энергия излучения |
Световой поток |
|
|
|
Поток излучения |
Сила света |
|
|
|
Сила излучения (энергетическая сила света) |
Объёмная плотность световой энергии |
|
|
|
Объёмная плотность энергии излучения |
Светимость |
|
|
|
Энергетическая светимость |
Яркость |
|
|
|
Энергетическая яркость |
Интегральная яркость |
|
|
|
Интегральная энергетическая яркость |
Освещённость |
|
|
|
Облучённость |
Световая экспозиция |
|
|
|
Энергетическая экспозиция |
Спектральная плотность световой энергии |
|
|
|
Спектральная плотность энергии излучения |
Здесь — площадь элемента поверхности источника, — площадь элемента поверхности приёмника, — угол между нормалью к элементу поверхности источника и направлением наблюдения.
|
||
---|---|---|
Основные единицы | Ампер · Кандела · Кельвин · Килограмм · Метр · Моль · Секунда | |
Производные единицы | Беккерель · Ватт · Вебер · Вольт · Генри · Герц · Градус Цельсия · Грей · Джоуль · Зиверт · Катал · Кулон · Люкс · Люмен · Ньютон · Ньютон-метр · Ом · Паскаль · Радиан · Сименс · Стерадиан · Тесла · Фарад | |
Принятые для использования с СИ |
Астрономическая единица · Гектар · Градус дуги · Дальтон (Атомная единица массы) · День · Децибел · Литр · Минута · Минута дуги · Непер · Секунда дуги · Тонна · Час · Электронвольт Атомная система единиц · Природная система единиц |
|
См. также | Приставки СИ · Система физических величин · Преобразование единиц · Новые определения СИ · История метрической системы | |
Книга:СИ · Категория:Единицы СИ |
Кандела.