candela
Főnév
candela (tsz. candelas)
A candela (jele: cd) az elektromos alapegységek közé tartozó, a fényerősség mértékegysége a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI). Ez az egyik alapegység, amely meghatározza, hogy egy adott fényforrás mennyire erősen sugároz fényt egy adott irányban.
1. A candela jelentése és alapfogalma
A candela az elektromágneses sugárzás azon jellemzőjét méri, amit fényerősségnek vagy fényintenzitásnak nevezünk. Ez azt jelenti, hogy megmutatja, hogy egy adott irányban egy fényforrás milyen erősen sugároz fényt, vagyis mekkora a sugárzott fény teljesítményének az irányfüggő sűrűsége.
Fontos megkülönböztetni a fényáramot (lumen, lm) és a fényerősséget (candela, cd):
- A fényáram a fényforrás összes irányba kibocsátott fénymennyisége.
- A fényerősség pedig annak az adott iránynak az intenzitása, amelyben a fény áramlik.
2. A candela története
A candela eredete visszanyúlik a fény mértékének szabványosításához a 19. század végén és a 20. század elején. Korábban a fényerősséget különböző módon mérték, például gyertyák vagy más fényforrások fényerejének összehasonlításával, de ezek az egységek nem voltak pontosak és nemzetközileg egységesek.
Az 1948-as Nemzetközi Mértékegység Konferencián fogadták el hivatalosan a candela egységet, amelyet azóta folyamatosan pontosítottak.
3. A candela definíciója
3.1 Régi definíció
Korábban a candela definícióját egy adott gyertya fényerejéhez kötötték (innen ered a név is, hiszen a candela latinul “gyertya” jelentésű).
3.2 Jelenlegi definíció (2019 óta)
A jelenlegi SI-definíció a következő:
A candela az olyan fényerősség, amelyet egy adott irányban egy olyan fényforrás sugároz, amely egy adott frekvencián (540×10¹² Hz) sugároz, és a sugárzott teljes sugárzási teljesítménye az adott irányban 1/683 watt per szteradián.
Egyszerűbben:
- Az alap a 540 terahertz (THz) frekvenciájú, zöld színű (emberi szem számára érzékeny hullámhosszú) fény.
- A candela a fényforrás azon intenzitása, amely egy szteradián szilárdsági szögben 1/683 watt sugárzást bocsát ki.
4. A fényerősség és mértékegységei
4.1 Szteradián (sr)
A candela nem önmagában áll, hanem a szilárdsági szög (szteradián) figyelembevételével értelmezhető. A szteradián a térszög mértékegysége, azaz azt mutatja meg, hogy egy adott irányban mekkora “kiterjedésű” térszögben sugároz a fényforrás.
4.2 Lumen (lm)
A fényáram (lumen) a candela és a szteradián szorzata:
ahol
- a fényáram lumenben,
- a fényerősség candelában,
- a térszög szteradiánban.
5. A candela kapcsolata az emberi látással
A candela definíciója az emberi szem érzékenységén alapul, amely nem egyenletes a teljes spektrumon, hanem a látható fény zöld tartományában (kb. 555 nm hullámhossz) a legérzékenyebb.
Ezért a fényerősség mérésekor figyelembe veszik az emberi szem spektrális érzékenységi függvényét, az úgynevezett V(λ) görbét.
6. A candela mérési módszerei
6.1 Fotometria
A candela méréséhez fotometriai módszereket használnak, amelyek a látható fény intenzitását mérik. Ezek közé tartoznak a fénymérők (fotométerek), amelyek emberi szemhez igazított érzékelőkkel dolgoznak.
6.2 Spektrális sugárzás mérés
Mivel a candela a spektrális sugárzáson alapul, fontos a pontos frekvencia- vagy hullámhossz-meghatározás és az energia mérés. Ehhez spektrométereket és fotodiódákat használnak.
7. A candela alkalmazása a gyakorlatban
7.1 Világítástechnika
A candela kulcsfontosságú a világítótestek, izzók, LED-ek és más fényforrások jellemzésében, különösen azok fényeloszlási diagramjának meghatározásában.
Például egy lámpa fényerősségét egy adott irányban candelában adják meg, amely segít kiválasztani a megfelelő fényforrást a világítási célokhoz.
7.2 Optikai műszerek
Távcsövek, mikroszkópok és fényképezőgépek objektívjeinek fényerőssége is candelában mérhető, hogy meghatározzák a berendezés érzékenységét és minőségét.
7.3 Járművilágítás
Az autók fényszóróinak szabványosítása candela alapján történik, hogy biztosítsák a megfelelő megvilágítást és ne vakítsák el a többi közlekedőt.
8. A candela előtagjai
A candela is használ előtagokat a nagyobb vagy kisebb fényerősségek kifejezésére:
- mcd (millicandela) = 10⁻³ cd
- kcd (kilocandela) = 10³ cd
- Mcd (megacandela) = 10⁶ cd
Például egy LED tipikusan néhány millicandela fényerősséggel bír, míg egy autó fényszórója több ezer candelát is elérhet.
9. Példák a candela nagyságára
- Egy átlagos gyertya fényerőssége körülbelül 1 cd.
- Egy normál izzó fényerőssége irányonként változó, de nagyjából néhány tíz vagy száz cd lehet.
- Az autók fényszóróinak fényerőssége 1000–1500 cd vagy még több lehet irányonként.
- Egy napfényes égbolt fényerőssége a nap irányában akár több millió cd is lehet.
10. Összefoglalás
A candela a fényerősség SI alapegysége, amely megmutatja, hogy egy adott irányban mennyi fény teljesítmény sugárzik. Ez az egység az emberi szem érzékenységén és a sugárzás fizikai jellemzőin alapul, és segít szabványosítani a fényforrások jellemzését a világítástechnikában, optikában és más területeken.
Az egység a fényforrás spektrális sugárzási teljesítményére vonatkozik, amely a 540 terahertz frekvencián kibocsátott 1/683 watt per szteradián értéken alapul. A candela segítségével pontosan és megbízhatóan mérhetjük a fényforrások irányfüggő intenzitását, ami elengedhetetlen a hatékony és biztonságos világítás tervezéséhez.
