Het vermogen in een weg wordt gemeten in watt: zichtbaar vermogen in lumen
Het vermogen in de verwarmingsroute door straling wordt gemeten in watt. Dat is eenvoudig en wordt vaak het stralingsvermogen genoemd. Ingewikkelder is het om te denken aan de stroom of flux door een bepaald gebied – het aantal watts per vierkante meter. Dit wordt de stralingsstroom genoemd.
Echter, geen van beide houdt rekening met de gevoeligheid van het oog voor verschillende frequenties, zodat ze niet echt maatstaven voor de helderheid kunnen zijn. Zowel het stralingsvermogen als de stralingsstroom zouden zeer hoog kunnen zijn, en toch zou je niets kunnen zien, omdat alle frequenties buiten het zichtbare bereik vallen. De door de fotonen in de bundel verschoven energie komt niet overeen met de energie die nodig is om de processen in uw oog op gang te brengen die u in staat stellen te zien.
Er is een scala van maatstaven (gebruikt in de fotometrie) die zijn afgestemd op het standaardoog dat u kunt tegenkomen. Dit is een complex gebied, en een saillante selectie wordt hier behandeld.
Het vermogen van het licht dat door het menselijk oog wordt waargenomen is een goed punt om mee te beginnen, en is de analoog van het stralingsvermogen, aangepast voor het menselijk oog. Het wordt gemeten in lumen. Bij de aankoop van een gloeilamp doet u er goed aan te kiezen voor het hoogste aantal lumen per watt dat u kunt vinden, en zo de verhouding zichtbare fotonen : onzichtbare fotonen te maximaliseren. Of, zoals behandeld in de SPT: Energie en elektriciteit, zal het grootste deel van het vermogen in de verlichtingsroute zitten en slechts een klein beetje in de verwarmingsroute.
De lux is een eenheid die de waarneembare helderheid meet
De lumen vertelt je niets over de helderheid, omdat helderheid gaat over de waarneembare fotonenstroom per oppervlakte-eenheid, en er is een fotometrisch equivalent van de stralingsflux (wattmeter2) of 1 W m-2) om deze functie te vervullen. Dit is de lux. Eén lux is 1 lumen meter-2. U komt het wellicht het meest tegen in specificaties voor de gevoeligheid van elektronische beeldapparatuur (zoals videocamera’s).
Hooggevoelige sensoren hebben slechts een paar lux nodig om te werken, omdat ze slechts een paar fotonen opvangen. Een minder gevoelige sensor kan dit compenseren door zijn oppervlak te vergroten, zoals de pupil van uw oog doet als het licht zwakker wordt.
Lumen is het moderne equivalent van kaarskracht
Er is hier nog een stap van belang. Net zoals kracht voor de mens het meest interessant is in praktische situaties (denk aan de eenheid paardenkracht, om aan te geven hoeveel paarden een nieuwerwetse stoommachine kon vervangen), is verlichting het meest interessant wanneer we die aan het werk zetten. De kandelaar vervulde vele jaren dezelfde functie als de paardenkracht als eenheid van lichtsterkte. Neem één standaardkaars – van vaste grootte en met vaste bestanddelen – en vergelijk zijn opbrengst met de bron die gekalibreerd moet worden. De lichtsterkte van een bron hangt af van het vermogen dat in een bepaalde richting wordt uitgestraald, want we zijn meestal geïnteresseerd in het verlichten van iets, niet alleen van verlichting.
De moderne eenheid is de candela. Als een bron 1 candela heeft, gelijkmatig in alle richtingen, dan straalt hij een lichtopbrengst uit van 4PI lumen. De candela is nu een van de zes SI basiseenheden, waaraan alle andere zijn gerelateerd, dus je hebt je ingegraven in het operationeel gedefinieerde fundament waarop het hele systeem van eenheden is gebouwd. Dat lijkt me een goed punt om te stoppen – voordat het te ingewikkeld wordt.
Dit zijn de basiseenheden:
| kwantiteit | eenheid | symbool |
|---|---|---|
| lengte | meter | m |
| massa | kilogram | kg |
| tijd | seconde | s |
| elektrische stroom | ampère | A |
| thermodynamische temperatuur | kelvin | K |
| hoeveelheid van de stof | mole | mol |
| lichtsterkte | candela | cd |
De candela wordt gebruikt om de lumen te definiëren, en de lumen om de lux te definiëren.
Kaarsen zijn niet helemaal uitgebannen – astronomen spreken nog steeds van standaardkaarsen. Dit zijn objecten waarvan de helderheid bekend is. Hieruit en uit de op aarde waargenomen lichtsterkte kunnen zij afleiden hoe ver weg deze objecten zich bevinden, waarbij zij de candela-lumen-lux-route volgen.