Ποια είναι η μονάδα μέτρησης της έντασης του φωτός; Ποια είναι η ένταση του φωτός που μετράται;

Εκπαίδευση:

Σήμερα θα μιλήσουμε για τη μονάδα μέτρησης της έντασης του φωτός. Αυτό το άρθρο θα αποκαλύψει τις ιδιότητες των φωτονίων στους αναγνώστες, οι οποίες θα επιτρέψουν να καθοριστεί γιατί το φως έχει διαφορετική φωτεινότητα.

Σωματίδια ή κύματα;

φωτεινή μονάδα έντασης

Στις αρχές του εικοστού αιώνα, οι επιστήμονες μπερδεύτηκανη συμπεριφορά των φασμάτων quanta - φωτονίων. Από τη μία πλευρά, οι παρεμβολές και η περίθλαση μίλησαν για την ουσία των κυμάτων τους. Συνεπώς, οι ιδιότητες του φωτός χαρακτηρίζονται όπως η συχνότητα, το μήκος κύματος και το εύρος. Από την άλλη πλευρά, τα πειράματα του Lebedev έπεισαν την επιστημονική κοινότητα ότι τα φωτόνια μεταδίδουν παλμούς στις επιφάνειες. Θα ήταν αδύνατο εάν το σωματίδιο δεν είχε μάζα. Έτσι, οι φυσικοί έπρεπε να αναγνωρίσουν: η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι συγχρόνως κύμα και υλικό αντικείμενο.

Φωτονική ενέργεια

Όπως απέδειξε ο Αϊνστάιν, η μάζα είναι ενέργεια. Αυτό το γεγονός αποδεικνύει το κεντρικό μας σώμα, τον Ήλιο. Η θερμοπυρηνική αντίδραση μετατρέπει μία μάζα πολύ συμπιεσμένου αερίου σε καθαρή ενέργεια. Αλλά πώς να καθορίσετε τη δύναμη της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας; Γιατί το πρωί, για παράδειγμα, η δύναμη του φωτός του ήλιου είναι χαμηλότερη από το μεσημέρι; Τα χαρακτηριστικά που περιγράφονται στην προηγούμενη παράγραφο σχετίζονται με συγκεκριμένες σχέσεις. Και όλοι δείχνουν την ενέργεια που μεταφέρεται από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Αυτή η τιμή αλλάζει με μεγάλο τρόπο όταν:

  • μείωση του μήκους κύματος.
  • αυξανόμενη συχνότητα.

Ποια είναι η ενέργεια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας;

φωτεινή μονάδα έντασης

Το φωτόνιο είναι διαφορετικό από άλλα σωματίδια. Η μάζα και, κατά συνέπεια, η ενέργειά της υπάρχουν μόνο εφόσον μετακινείται διαμέσου του χώρου. Όταν συγκρούεται με ένα εμπόδιο, ένα κβαντικό φως αυξάνει την εσωτερική του ενέργεια ή δίνει μια κινητική στιγμή. Αλλά το ίδιο το φωτόνιο παύει να υπάρχει. Ανάλογα με το τι ακριβώς λειτουργεί ως εμπόδιο, συμβαίνουν διάφορες αλλαγές.

  1. Εάν το εμπόδιο είναι ένα συμπαγές σώμα, τότε πιο συχνάτο φως θερμαίνει. Τα ακόλουθα σενάρια είναι επίσης πιθανά: ένα φωτόνιο αλλάζει κατεύθυνση, διεγείρει μια χημική αντίδραση, ή προκαλεί ένα από τα ηλεκτρόνια να εγκαταλείψει την τροχιά του και να αλλάξει σε άλλη κατάσταση (εφέ φωτογραφίας).
  2. Αν το εμπόδιο είναι το μόνο μόριο, για παράδειγμα, από ένα σπάνιο σύννεφο αερίου σε ανοιχτό χώρο, τότε το φωτόνιο προκαλεί την ταλάντωση όλων των συνδέσεών του.
  3. Εάν το εμπόδιο είναι ένα τεράστιο σώμα (για παράδειγμα, ένα αστέρι ή ακόμα και ένας γαλαξίας), τότε το φως παραμορφώνεται και αλλάζει κατεύθυνση. Αυτή η επίδραση βασίζεται στην ικανότητα να "κοιτάξει" στο μακρινό παρελθόν του χώρου.

Επιστήμη και ανθρωπιά

Τα επιστημονικά στοιχεία συχνά φαίνονται αφηρημέναανεφάρμοστο στη ζωή. Αυτό συμβαίνει με τα χαρακτηριστικά του φωτός. Αν μιλάμε για ένα πείραμα ή για τη μέτρηση της ακτινοβολίας των αστεριών, οι επιστήμονες πρέπει να γνωρίζουν τις απόλυτες τιμές (ονομάζονται φωτομετρικές). Αυτές οι έννοιες εκφράζονται συνήθως σε όρους ενέργειας και ισχύος. Ανάκληση, η δύναμη σημαίνει το ρυθμό αλλαγής ενέργειας ανά μονάδα χρόνου και γενικά δείχνει το μέγεθος της εργασίας που μπορεί να παράγει το σύστημα. Αλλά ο άνθρωπος είναι περιορισμένος στην ικανότητά του να αισθάνεται την πραγματικότητα. Για παράδειγμα, το δέρμα αισθάνεται ζεστό, αλλά το μάτι δεν βλέπει το φωτόνιο της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Το ίδιο πρόβλημα με τις μονάδες φωτεινής έντασης: η ισχύς που πραγματικά καταδεικνύει η ακτινοβολία είναι διαφορετική από τη δύναμη που το ανθρώπινο μάτι είναι σε θέση να αντιληφθεί.

Φασματική ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού

Η μονάδα μέτρησης της έντασης φωτός καλείται

Σας υπενθυμίζουμε ότι θα συζητήσουμε κάτω από τον μέσο όροδείκτες. Όλοι οι άνθρωποι είναι διαφορετικοί. Μερικοί δεν αντιλαμβάνονται μεμονωμένα χρώματα καθόλου (χρωματική τύφλωση). Για άλλους, η καλλιέργεια του χρώματος δεν συμπίπτει με τη γενικά αποδεκτή επιστημονική άποψη. Για παράδειγμα, οι Ιάπωνες δεν κάνουν διάκριση μεταξύ πράσινου και μπλε, και το βρετανικό - μπλε και μπλε. Σε αυτές τις γλώσσες, τα διαφορετικά χρώματα υποδεικνύονται με μία λέξη.

Η μονάδα φωτεινής έντασης εξαρτάται από το φασματικόευαισθησία του μέσου ανθρώπινου ματιού. Το μέγιστο φως της ημέρας πέφτει σε ένα φωτόνιο με μήκος κύματος 555 νανομέτρων. Αυτό σημαίνει ότι υπό το φως του ήλιου, ο άνθρωπος βλέπει καλύτερα το πράσινο. Η μέγιστη νυχτερινή όραση είναι ένα φωτόνιο με μήκος κύματος 507 νανομέτρων. Ως εκ τούτου, κάτω από το φεγγάρι, οι άνθρωποι βλέπουν τα μπλε αντικείμενα καλύτερα. Κατά το σούρουπο, όλα εξαρτώνται από τον φωτισμό: τόσο καλύτερα είναι, τόσο πιο "πράσινο" το μέγιστο χρώμα που αντιλαμβάνεται κάποιος γίνεται.

Η δομή του ανθρώπινου ματιού

κερί

Σχεδόν πάντα, όταν πρόκειται για όραμα, εμείςΛέμε ότι βλέπει το μάτι. Αυτή είναι μια εσφαλμένη δήλωση, επειδή αντιλαμβάνεται κατά κύριο λόγο τον εγκέφαλο. Το μάτι είναι μόνο ένα εργαλείο που μεταδίδει πληροφορίες σχετικά με τη ροή φωτός στον κεντρικό υπολογιστή. Και, όπως κάθε εργαλείο, το όλο σύστημα αντίληψης χρωμάτων έχει τους περιορισμούς του.

Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι ανθρώπινου αμφιβληστροειδούς.κύτταρα - κώνους και ραβδιά. Οι πρώτοι είναι υπεύθυνοι για την όραση ημέρας και αντιλαμβάνονται τα χρώματα καλύτερα. Τα τελευταία παρέχουν νυχτερινή όραση, χάρη στα ξυλάκια ένα άτομο διακρίνει ανάμεσα στο φως και τη σκιά. Αλλά αντιλαμβάνονται τα χρώματα κακώς. Τα ραβδιά είναι επίσης πιο ευαίσθητα στην κίνηση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, αν κάποιος περπατήσει μέσα από ένα πάρκο ή δάσος με φεγγάρι, παρατηρεί κάθε κούνημα των κλαδιών, κάθε ανάσα του ανέμου.

Ο εξελικτικός λόγος για αυτόν τον διαχωρισμό είναι απλός: έχουμε έναν ήλιο. Το φεγγάρι λάμπει με ανακλώμενο φως, που σημαίνει ότι το φάσμα του δεν είναι πολύ διαφορετικό από το φάσμα του κεντρικού φωτιστικού. Ως εκ τούτου, η ημέρα χωρίζεται σε δύο μέρη - φωτισμένη και σκοτεινή. Εάν οι άνθρωποι ζούσαν σε ένα σύστημα δύο ή τριών αστεριών, τότε το όραμά μας θα είχε πιθανώς περισσότερες συνιστώσες, καθένα από τα οποία προσαρμόστηκε στο φάσμα ενός μόνο φωτιστικού.

Πρέπει να πω, στον πλανήτη μας υπάρχουν πλάσματα των οποίωνΤο όραμα είναι διαφορετικό από το ανθρώπινο. Οι κάτοικοι της ερήμου, για παράδειγμα, καταγράφουν τα υπέρυθρα φώτα με τα μάτια τους. Ορισμένα ψάρια βλέπουν κοντά στην υπεριώδη ακτινοβολία, καθώς αυτή η ακτινοβολία διεισδύει βαθύτερα στη στήλη του νερού. Τα κατοικίδια ζώα μας, οι γάτες και τα σκυλιά, αντιλαμβάνονται τα χρώματα με διαφορετικό τρόπο και το φάσμα τους είναι μειωμένο: είναι καλύτερα προσαρμοσμένα στο βεβαιωτικό.

Αλλά οι άνθρωποι είναι όλοι διαφορετικοί, όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Μερικοί εκπρόσωποι της ανθρωπότητας βλέπουν το εγγύς υπέρυθρο φως. Δεν μπορούμε να πούμε ότι δεν χρειάζονται θερμικές απεικονίσεις, αλλά είναι σε θέση να αντιλαμβάνονται λίγο πιο κόκκινες αποχρώσεις από τους περισσότερους. Άλλοι έχουν αναπτύξει υπεριώδες φάσμα. Μια τέτοια περίπτωση περιγράφεται, για παράδειγμα, στην ταινία Planet Ka-Pax. Ο κύριος χαρακτήρας ισχυρίζεται ότι προήλθε από ένα άλλο σύστημα αστέρων. Η έρευνα αποκάλυψε την ικανότητά του να βλέπει την υπεριώδη ακτινοβολία.

ποια είναι η ένταση του φωτός που μετράται

Αυτό αποδεικνύει ότι ο Prot είναι αλλοδαπός; Όχι Μερικοί άνθρωποι μπορούν να το κάνουν. Επιπλέον, το σχεδόν υπεριώδες κοντά στο ορατό φάσμα. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι κάποιος αντιλαμβάνεται λίγο περισσότερο. Αλλά το Superman σίγουρα δεν είναι από τη Γη: το φάσμα των ακτίνων Χ είναι πολύ μακριά από το ορατό, έτσι ώστε να μπορεί να εξηγηθεί από ένα ανθρώπινο σημείο.

Απόλυτες και σχετικές μονάδες για τον προσδιορισμό της φωτεινής ροής

Ανεξάρτητα από τη φασματική ευαισθησίαη ποσότητα που υποδεικνύει τη ροή του φωτός προς μια ορισμένη κατεύθυνση ονομάζεται "candela". Η μέτρηση της μονάδας ισχύος εκφράζεται με τον ίδιο τρόπο με μια πιο "ανθρώπινη" στάση. Η μόνη διαφορά είναι στον μαθηματικό προσδιορισμό αυτών των εννοιών: ο δείκτης "e" έχει απόλυτη τιμή και "υ" σε σχέση με το ανθρώπινο μάτι. Αλλά μην ξεχνάτε ότι οι αξίες αυτών των κατηγοριών θα διαφέρουν πολύ. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν επιλύονται πραγματικά προβλήματα.

Καταμέτρηση και σύγκριση απόλυτων και σχετικών τιμών

ποια είναι η μονάδα φωτεινής έντασης

Για να κατανοήσουμε πώς μετριέται η ένταση του φωτός,Είναι απαραίτητο να συγκριθούν οι "απόλυτες" και "ανθρώπινες" αξίες. Οι έννοιες στα δεξιά είναι καθαρά φυσικές. Αριστερά είναι οι τιμές στις οποίες γυρίζουν όταν περνούν από το σύστημα του ανθρώπινου ματιού.

  1. Η ισχύς της ακτινοβολίας γίνεται η δύναμη του φωτός. Οι έννοιες μετρούνται σε κηροπήγιο.
  2. Η φωτεινότητα της ενέργειας μετατρέπεται σε φωτεινότητα. Οι τιμές εκφράζονται σε candela ανά τετραγωνικό μέτρο.

Σίγουρα ο αναγνώστης είδε γνωστά λόγια εδώ. Πολλές φορές στη ζωή τους, οι άνθρωποι λένε: "Πολύ λαμπερός ήλιος, θα πάμε στις σκιές" ή "Κάνε την οθόνη πιο φωτεινή, η ταινία είναι πολύ σκοτεινή και σκοτεινή". Ας ελπίσουμε ότι το άρθρο θα διευκρινίσει ελαφρώς από πού προέρχεται η έννοια, καθώς και το όνομα της μονάδας φωτεινής έντασης.

Χαρακτηριστικά της έννοιας "candela"

φωτεινή ισχύς

Λίγο πιο πάνω, αναφέραμε αυτόν τον όρο. Εξηγήσαμε επίσης γιατί η ίδια λέξη αναφέρεται σε εντελώς διαφορετικές έννοιες της φυσικής που σχετίζονται με τη δύναμη της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Έτσι, η μονάδα μέτρησης της έντασης του φωτός ονομάζεται "candela". Αλλά τι είναι ίσο με; Ένα κηροπήγιο είναι η ένταση του φωτός σε μια γνωστή κατεύθυνση από μια πηγή που εκπέμπει αυστηρά μονοχρωματική ακτινοβολία με συχνότητα 5,4 * 1014, με την ισχύ της πηγής ενέργειας σε αυτόκατεύθυνση είναι ίση με 1/683 watts ανά μονάδα στερεάς γωνίας. Ο αναγνώστης μπορεί εύκολα να μεταφράσει τη συχνότητα σε μήκος κύματος ο ίδιος, η φόρμουλα είναι πολύ εύκολη. Ας δείξουμε: το αποτέλεσμα βρίσκεται στην ορατή περιοχή.

Η μονάδα μέτρησης της έντασης φωτός καλείταιΤο "Candela" δεν είναι ατύχημα. Όσοι γνωρίζουν την αγγλική θα θυμούνται ότι ένα κερί είναι ένα κερί. Προηγουμένως, πολλές περιοχές ανθρώπινης δραστηριότητας μετρήθηκαν σε φυσικές παραμέτρους, για παράδειγμα, ιπποδύναμη, χιλιοστόμετρα υδραργύρου. Επομένως, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι η μονάδα μέτρησης της φωτεινής έντασης είναι ένα κηροπήγιο, ένα κερί. Μόνο ένα κερί είναι πολύ περίεργο: με αυστηρά καθορισμένο μήκος κύματος, και παράγει συγκεκριμένο αριθμό φωτονίων ανά δευτερόλεπτο.

Σχόλια (0)
Προσθέστε ένα σχόλιο