Leistung im Strahlengang wird in Watt gemessen: sichtbare Leistung in Lumen
Die Leistung im Strahlengang der Heizung wird in Watt gemessen. Das ist einfach und wird oft als Strahlungsleistung bezeichnet. Komplexer ist es, wenn man sich den Strom oder Fluss durch eine bestimmte Fläche vorstellt – die Anzahl der Watt pro Quadratmeter. Dies wird Strahlungsfluss genannt.
Keine der beiden Größen berücksichtigt jedoch die Empfindlichkeit des Auges für verschiedene Frequenzen, so dass sie nicht wirklich als Maß für die Helligkeit dienen können. Sowohl die Strahlungsleistung als auch der Strahlungsfluss könnten sehr hoch sein, und doch könnte man nichts sehen, weil alle Frequenzen außerhalb des sichtbaren Bereichs liegen. Die Energie, die von den Photonen im Strahl verschoben wird, stimmt nicht mit der Energie überein, die erforderlich ist, um die Prozesse in Ihrem Auge auszulösen, die Ihnen das Sehen ermöglichen.
Es gibt eine Reihe von Messgrößen (die in der Photometrie verwendet werden), die auf das Standardauge abgestimmt sind, auf die Sie vielleicht stoßen. Dies ist ein komplexes Gebiet, und eine hervorstechende Auswahl wird hier behandelt.
Die Leistung des Lichts, das vom menschlichen Auge erkannt wird, ist ein guter Ausgangspunkt und ist das Analogon der Strahlungsleistung, angepasst an das menschliche Auge. Sie wird in Lumen gemessen. Wenn Sie eine Glühbirne kaufen, sind Sie gut beraten, sich für die höchste Anzahl von Lumen pro Watt zu entscheiden, die Sie finden können, und so das Verhältnis von sichtbaren Photonen zu unsichtbaren Photonen zu maximieren. Oder, wie im SPT behandelt: Energie und Elektrizität behandelt, wird der größte Teil der Leistung in den Beleuchtungspfad fließen und nur ein kleiner Teil in den Heizungspfad.
Das Lux ist eine Einheit, die die erkennbare Helligkeit misst
Das Lumen sagt nichts über die Helligkeit aus, denn bei der Helligkeit geht es um den detektierbaren Photonenstrom pro Flächeneinheit, und dafür gibt es ein photometrisches Äquivalent des Strahlungsflusses (Wattmeter2) oder 1 W m-2). Dies ist das Lux. Ein Lux ist 1 Lumenmeter-2. Am ehesten begegnet man ihm in Angaben zur Empfindlichkeit elektronischer Bildgebungsgeräte (z. B. Videokameras).
Hochempfindliche Sensoren benötigen nur wenige Lux, um zu arbeiten, da sie nur wenige Photonen aufnehmen. Ein weniger empfindlicher Sensor kann dies kompensieren, indem er seine Fläche vergrößert, so wie es die Pupille Ihres Auges tut, wenn das Licht schwächer wird.
Lumen sind das moderne Äquivalent der Candlepower
Hier ist noch ein weiterer Schritt von Interesse. So wie die Leistung für den Menschen in praktischen Situationen am interessantesten ist (man erinnere sich an die Einheit Pferdestärke, um zu zeigen, wie viele Pferde eine neumodische Dampfmaschine ersetzen konnte), so ist das Licht am interessantesten, wenn wir es zum Einsatz bringen. Die Candlepower erfüllte viele Jahre lang als Einheit der Lichtintensität die gleiche Funktion wie die Pferdestärke. Nehmen Sie eine Standardkerze – mit fester Größe und festen Bestandteilen – und vergleichen Sie ihre Leistung mit der Quelle, die kalibriert werden muss. Die Lichtstärke einer Quelle hängt von der Leistung ab, die in eine bestimmte Richtung abgestrahlt wird, da wir in der Regel daran interessiert sind, etwas zu beleuchten, nicht nur zu beleuchten.
Die moderne Einheit ist die Candela. Wenn eine Quelle 1 Candela hat, gleichmäßig in alle Richtungen, dann strahlt sie eine Lichtleistung von 4PI Lumen ab. Die Candela ist nun eine von sechs SI-Basiseinheiten, auf die sich alle anderen beziehen, man ist also bis zu dem operativ definierten Grundgestein vorgedrungen, auf dem das ganze Einheitensystem aufgebaut ist. Das scheint ein guter Ort zu sein, um aufzuhören – bevor die Dinge zu kompliziert werden.
Das sind die Basiseinheiten:
| Menge | Einheit | Symbol |
|---|---|---|
| Länge | Meter | m |
| Masse | Kilogramm | kg |
| Zeit | Sekunde | s |
| elektrischer Strom | Ampere | A |
| thermodynamische Temperatur | K | |
| Stoffmenge | mol | mol |
| Lichtstärke | candela | cd |
Die Candela wird verwendet, um die Lumen zu definieren, und das Lumen zur Definition des Lux.
Kerzen sind noch nicht ganz verbannt – Astronomen sprechen immer noch von Standardkerzen. Das sind Objekte mit bekannter Helligkeit. Daraus und aus der auf der Erde festgestellten Intensität können sie auf dem Candela-Lumen-Lux-Weg berechnen, wie weit diese Objekte entfernt sind.