Bez slunce by Země neměla žádný zdroj energie, který by udržel v chodu biochemické procesy, a život by neexistoval. Jedním z rysů sluneční energie je množství a kvalita světla, které vydává.
Viditelné světlo tvoří jen malý zlomek elektromagnetická radiace, což zahrnuje také rádiové vlny, mikrovlnné trouby, rentgenové paprsky a další „neviditelné“ vlny. Protože „viditelný“ je stejně fyziologický a znepokojivý jako fyzika sama o sobě - konec konců, slunce existovalo dobře před očima - některé fyzikální jednotky týkající se světla to vysvětlují, zatímco jiné se zabývají pouze světelnou energií sám.
The svíčka na nohy (nebo footcandle) je příklad jednotky přizpůsobené síle lidského oka, zatímco související jednotka, lumen, je pro fyziku zásadnější. Pokud jste zvědaví, jak mezi těmito jednotkami pracovat, čtěte dále.
Měření vyzařovaného světla: Lumen
Lumen je měřítkem světelný tok, nebo „tok“ světla určeným geometrickým prostorem. Všechna moderní měření světla jsou založena na lumenu, ale samotný lumen je odvozen od kandela.
Svíčka (cd) byla vybrána už dávno, kdy svíčky byly hlavní formou osvětlení domácnosti. Je to množství emitovaného viditelného světla v daném směru, ze zdroje, který vyzařuje záření s pevnou frekvencí a intenzitou, která odpovídá jedné „typické“ svíčce zezadu během dne.
Lumen je zase „světelný tok“ 1 kandely přes 1 čtvereční radián (sr) prostoru. Radián se rovná 360 / 2π (asi 57) stupňů.
Měření dopadajícího světla: Footcandle
Footcandle představuje množství viditelného světla vyzařovaného ze zdroje 1-cd dopadajícího na povrch vzdálený 1 stopu: 1 footcandle = 1 lumen / ft2. Všimněte si, že se jedná spíše o „kvantitu“ světla než o tok světla, jelikož světlo lze považovat za něco, co lze kvantifikovat takovým způsobem. Světlo se podle definice vždy pohybuje.
Původní význam footcandle se dnes zdá být kuriózní, v době, kdy je množství světla generovaného jednou svíčkou triviální ve srovnání s výkonem moderního lidského osvětlovacího zařízení. Svíčka, lumen a footcandle přesto zůstávají užitečné a jsou populární základnou a odvozenými jednotkami elektromagnetické fyziky.
Lux je jednotka podobná footcandle, ale používá metrické (SI) jednotky. Zatímco 1 footcandle je množství světla 1 stopa ze zdroje 1-cd, 1 lux je množství světla ze stejného zdroje ve vzdálenosti 1 m. Protože 1 m = 3,28 ft, 1 m2 = (3.28)2 ft2. To zase činí 1 cd rovných 10,76 luxů, což odráží očekávaný výsledek, že světlo je „zředěno“, když cestuje ven ze zdroje.
Žárovky a lumeny
Možná by vás zajímalo, zda výkon žárovky ovlivňuje množství světla, které vydává. Odpověď zní ano, i když ne konzistentním způsobem napříč zařízením. Některé žárovky jsou účinnější než jiné a mohou převádět více své elektromagnetické energie na viditelné světlo.
Při maximální účinnosti lze „sklízet“ 683 lumenů z výkonu 1 W (W). Typická 100W žárovka je však dobrá pouze za přibližně 17 lumenů na watt. To dává účinnost pouze (17/683) = 0,0249 = 2,49 procenta. Novější žárovky s LED diodami jsou mnohem efektivnější, ale také dražší.
Footcandles to Lumens and Related Conversions
Vidíte, že pro převod footcandlů na lumeny není možný žádný přímý převod, protože se nejedná o úplně stejný typ dat. Pokud si ale pamatujete, že je odlišuje pouze to, zda jde o jednotku toku ve čtverečních stopách nebo o striktní množství, můžete se v těchto přeměnách stát adeptem.
Seznam dalších užitečných konverzí souvisejících se světlem najdete v Zdrojích.