칸델라

제 26 차 중량 및 측정 총회 (CGPM)는 2018 년에 칸델라를 재정의했습니다. ^[7] 2019 년 5 월 20 일에 발효 된 새로운 정의는 다음과 같습니다.

칸델라는 [...]의 주파수의 단색광 540 × (10)의 발광 효율의 고정 수치를 취함으로써 정의되는 ¹²  ㎐, K의 _CD를 단위 LM W로 표현 된 경우 683로, ^-1 과 동일하다, cd sr W ^–1 또는 cd sr kg ^–1 m ^–2 s ^3. 여기서 킬로그램, 미터 및 초는 h , c 및 Δ ν Cs 로 정의됩니다 .

선택된 주파수는 녹색 근처 의 가시 스펙트럼에 있으며 약 555 나노 미터의 파장에 해당합니다. 인간의 눈이 때, 적응 밝은 조건이 주파수 근처에 가장 민감하다. 이러한 조건 하에서 포토 픽 비전 은 암컷 비전 보다 우리 눈의 시각적 인식을 지배합니다 . 다른 주파수에서는 사람의 눈의 주파수 응답에 따라 동일한 광도를 얻기 위해 더 많은 복사 강도가 필요합니다. 특정 파장 λ의 빛에 대한 광도 는 다음과 같습니다.

${\ displaystyle I _ {\ mathrm {v}} (\ lambda) = 683.002 \ \ mathrm {lm / W} \ cdot {\ overline {y}} (\ lambda) \ cdot I _ {\ mathrm {e}} (\ 람다),}$

여기서 I _v ( λ )는 광도 , I _e ( λ )는 복사 강도 ,${\ displaystyle \ textstyle {\ overline {y}} (\ lambda)}$는 IS 포토 픽 휘도 기능 . 하나 이상의 파장이 존재하는 경우 (일반적으로 그렇듯이) 전체 광도를 얻기 위해 파장 스펙트럼 을 통합해야합니다 .

예

• 일반적인 양초는 대략 1cd 광도의 빛을 방출합니다.
• 25W 소형 형광 전구는 약 1700  루멘을 출력합니다 . 그 빛이 모든 방향으로 똑같이 방사된다면 (즉, 4 π 스테 라디안 이상 ), 강도는${\ displaystyle I _ {\ text {V}} = {\ frac {1700 \ {\ text {lm}}} {4 \ pi \ {\ text {sr}}}} \ 약 135 \ {\ text {lm / sr}} = 135 \ {\ text {cd}}}$.
• 20 ° 빔에 초점을 맞춘 동일한 전구는 빔 내에서 약 18,000cd의 강도를 갖습니다.

1948 년 이전에는 여러 국가에서 다양한 광도 표준이 사용되었습니다. 이는 일반적으로 정의 된 구성의 "표준 캔들"에서 나오는 불꽃의 밝기 또는 특정 디자인의 백열 필라멘트의 밝기를 기반으로합니다. 이것들 중 가장 잘 알려진 것 중 하나는 캔들 파워의 영국 표준이었습니다. 하나의 촛불은 무게가 1/6 파운드이고 시간당 120 알 의 속도로 타는 순수한 spermaceti 촛불이  만들어내는 빛이었습니다 . 독일, 오스트리아 및 스칸디나비아 에서는 Hefner 램프 의 출력을 기반으로하는 장치 인 Hefnerkerze를 사용했습니다 . ^[8]

더 잘 정의 된 단위가 필요하다는 것이 분명해졌습니다. 줄스 비올는 1cm에 의해 방출 된 광에 기초한 표준을 제안했다 ⁽²⁾ 의 백금 이것을 Violle 전화, 융점 (또는 동결 점)에있다. 광도는 플랑크 라디에이터 ( 흑체 ) 효과 로 인한 것이기 때문에 장치 구성과는 무관합니다. 고순도 백금이 널리 보급되고 쉽게 준비 할 수 있었기 때문에 누구나 쉽게 표준을 측정 할 수있었습니다.

위원회 국제 드 난 ECLAIRAGE (국제 조명위원회)와 CIPM이 기본 개념을 기반으로 "새로운 촛불"을 제안했다. 그러나 새로운 단위의 가치는 Violle을 60으로 나누어 이전 단위의 촛불 력과 유사하게 만들기 위해 선택되었습니다. 결정은 1946 년 CIPM에 의해 발표되었습니다.

새 양초 의 가치는 백금 응고 온도에서 전체 라디에이터의 밝기가 평방 센티미터 당 60 개의 새 양초가되도록하는 것입니다 . ^[9]

그런 다음 1948 년 에이 유닛의 새로운 이름 인 칸델라 를 채택한 제 9 차 CGPM ^[10]에 의해 비준되었습니다 . 1967 년에 제 13 차 CGPM은 "새 양초"라는 용어를 제거하고 빙결 백금에 적용되는 대기압을 지정하는 칸델라 정의의 수정 버전을 제공했습니다.

칸델라는 표면의, 수직 방향의 광도 600분의 1 000 의 압력 백금 동결의 온도에서 흑체의 제곱미터 101 325  제곱미터 당 뉴톤. ^[11]

1979 년, 고온에서 플랑크 라디에이터를 구현하는 데 어려움이 있고 방사선 측정이 제공하는 새로운 가능성 때문에 16 번째 CGPM은 칸델라의 새로운 정의를 채택했습니다. ^{[12] [13]}

칸델라는 주어진 방향에서 주파수의 단색 복사를 방출하는 광원의 광도입니다. 540 × 10 ¹²  헤르츠 이고 그 방향으로 방사 강도 가 있습니다.1/683 스테 라디안 당 와트 .

정의는 (정의에 따라) 하나의 칸델라를 방출하는 광원을 생성하는 방법을 설명하지만 다른 주파수에서 방사선에 가중치를 부여하는 광도 함수를 지정하지 않습니다. 그런 다음 이러한 소스를 사용하여 지정된 광도 함수를 참조하여 광도를 측정하도록 설계된 기기를 보정 할 수 있습니다. SI 브로셔 ^[14] 의 부록 은 광도 기능이 고유하게 지정되지는 않지만 칸델라를 완전히 정의하려면 선택해야 함을 분명히합니다.

임의 (1/683) 용어가 선택되어 새 정의가 이전 정의와 정확하게 일치합니다. 칸델라는 이제 두 번째 (SI 기본 단위) 및 와트 (유도 된 SI 단위)로 정의되지만 정의에 따라 칸델라는 SI 시스템의 기본 단위로 남아 있습니다. ^[15]

26 번째 CGPM 은 기본 물리적 상수 측면에서 SI 기본 단위를 재정의 한 2019 년 SI 기본 단위 재정의의 일환으로 2018 년 칸델라의 현대적인 정의를 승인했습니다 .

광도, 광속, 조도의 관계

소스는 공지 된 광도 발광 경우 I의 _V 잘 정의 원뿔 (칸델라)를 전체 광속 Φ의 _V 의 루멘이 주어진다

Φ _v  = I _v 2π [1 − cos ( A / 2)],

여기서 A 는 램프 의 방사 각도 ( 방출 원뿔의 전체 정점 각도)입니다. 예를 들어, 40 °의 방 사각으로 590cd를 방출하는 램프는 약 224 루멘을 방출합니다. 일반적인 램프의 방출 각도는 MR16 을 참조하십시오 . ^{[16] [17]}

광원이 모든 방향으로 균일하게 빛을 방출하는 경우, 강도에 4π를 곱하여 플럭스를 찾을 수 있습니다. 균일 한 1 칸델라 광원은 12.6 루멘을 방출합니다.

조명을 측정 할 때 칸델라는 실용적인 단위가 아닙니다. 이는 이상적인 점 광원에만 적용되며, 각 광원은 발광 복사가 측정되는 거리에 비해 작은 광원으로 근사되며 그렇게된다고 가정합니다. 다른 광원이 없을 때. 어떤 직접 측정 도착 조도계 것은 한정된 영역, 즉, 센서의 입사 빛 조도 에 LM / m ² (LUX). 그러나 전구와 같이 알려진 대략적인 전 방향으로 균일 한 강도의 많은 점 광원에서 조명을 설계하는 경우 비 일관성 조명의 조도에 대한 기여도 가 가산되는 경우 다음과 같이 수학적으로 추정됩니다. 경우 R _난 의 위치이다 내가 균일 강도 번째 소스 I _전 및 A는 상기 단위 벡터이고 정상적인 조명 원소 불투명 영역 dA를 모든 광원 나눈 동일한 반 공간에 놓여 있는지를 측정하고, 제공되는 이 영역의 평면,

${\ displaystyle {\ text {점에서의 조도}} \ mathbf {r} {\ text {on}} dA {\ text {,}} E_ {v} (\ mathbf {r}) = \ sum _ {i} {{\ frac {| \ mathbf {\ hat {a}} \ cdot (\ mathbf {r}-\ mathbf {r} _ {i}) |} {| \ mathbf {r}-\ mathbf {r} _ {i} | ^ {3}}} 나 _ {i}}.}$

강도 I _v 의 단일 점 광원의 경우 , 거리 r 에서 일반적으로 입사하면 다음과 같이 감소합니다.

${\ displaystyle E_ {v} (r) = {\ frac {I_ {v}} {r ^ {2}}}.}$