[Źródło obrazu nagłówka: Lasvu – stock.adobe.com]
Co to jest natężenie światła?
Natężenie światła mierzy, ile światła jest emitowane w określonym kierunku. Dowiedz się więcej o znaczeniu jednostki kandela i o tym, dlaczego jest ważna.
1. Natężenie światła: definicja i jednostka miary
Natężenie światła to wielkość fotometryczna, która wskazuje ilość światła emitowanego pod danym kątem. Jest ono mierzone w jednostce o nazwie kandela (cd) i określa moc strumienia świetlnego (mierzonego w lumenach) wysyłanego w jednostkowy kąt bryłowy (mierzący jeden steradian) w zdefiniowanym kierunku. Im wyższe natężenie światła, tym intensywniej światło świeci w tym kierunku. Na postrzeganą jasność światła wpływ mają również takie czynniki jak temperatura barwowa i skuteczność świetlna.
Natężenie światła wskazuje, ile światła jest emitowane w określonym kierunku. Jest mierzone w kandelach (cd) i zależy od strumienia świetlnego (mierzonego w lumenach) i kąta bryłowego (mierzonego w steradianach). Wyższe natężenie światła oznacza intensywniejsze światło padające w danym kierunku, niezależnie od całego strumienia świetlnego lampy.
Kąt padania wiązki światła ma tutaj również znaczenie. Węższy kąt powoduje większe natężenie światła, ponieważ jest ono emitowane w bardziej skoncentrowany sposób.
Natężenie światła umożliwia więc precyzyjne sterowanie rozdzielaniem światła, co ma wiele technicznych i praktycznych zastosowań.
2. Jak się mierzy natężenie światła?
Wiele lamp nie świeci we wszystkich kierunkach tak samo mocno, dlatego natężenie światła zawsze należy rozpatrywać w powiązaniu z kątem padania wiązki światła. Tak więc natężenie światła jednej lampy LED o klasycznym kształcie żarówki często rozprasza się w obszarze kąta od 180 do 270 stopni.
Oznacza to, że dwie lampy o tej samej liczbie lumenów mogą mieć różne natężenie światła, jeśli mają różne kąty padania wiązki.
Obie żarówki mają taki sam strumień świetlny, ale inny kąt padania światła. Dlatego światło żarówki po prawej stronie jest emitowane w bardziej skoncentrowany sposób – przez co też natężenie światła tej żarówki jest większe niż żarówki po lewej stronie.
Natężenie światła można zmierzyć za pomocą następującej formuły:
Strumień świetlny (lm) / Kąt bryłowy (sr) = Natężenie światła (cd)
Kąt bryłowy określa przy tym obszar, w którym światło jest wysyłane z jednego źródła we wszystkich kierunkach, i jest mierzony w steradianach. Jest to trójwymiarowy obszar, w jakim emitowane jest światło. Natomiast kąt padania światła to kąt na poziomie dwuwymiarowym, który wskazuje, jak szeroko emitowane jest światło w określonym kierunku. Kąt padania światła odnosi się więc do szerokości stożka świetlnego, natomiast kąt bryłowy oznacza cały trójwymiarowy obszar, w którym pada światło.
Kto chce zmierzyć natężenie światła, potrzebuje w tym celu tzw. kuli Ulbrichta i spektrometru, który może również rejestrować długości fal emitowanego światła.
Standardowa domowa świeczka emituje z reguły światło o natężeniu 1 cd.
3. Różnica między natężeniem światła, strumieniem świetlnym i natężeniem oświetlenia
Natężenie światła (kandela, cd), strumień świetlny (lumen, lm) i natężenie oświetlenia (luks, lx) to trzy główne fotometryczne wielkości, które określają różne aspekty pomiaru światła. Często się je jednak myli. Poniżej wyjaśniamy więc różnice między nimi:
- Natężenie światła oznacza intensywność światła emitowanego w określonym kierunku. Ułatwia zrozumienie, z jaką intensywnością dane źródło światła oświetla określony obszar.
- Strumień świetlny odnosi się do całkowitej ilości światła emitowanego przez źródło światła we wszystkich kierunkach. Więcej informacji na ten temat znajdziesz w naszym poradniku na temat lumenów.
- Natężenie oświetlenia mierzy, ile światła faktycznie dociera do określonej powierzchni. Więcej informacji na ten temat znajdziesz w naszym poradniku na temat luksów.
Przykład praktycznego zastosowania:
Latarka o dużym strumieniu świetlnym (np. 500 lumenów) emituje łącznie dużo światła. Jeśli to światło zostanie skoncentrowane pod wąskim kątem, natężenie światła wzrośnie, co oznacza, że promień światła świecącego w danym kierunku będzie bardzo jasny. Jeśli jednak ta sama ilość światła będzie emitowana pod szerokim kątem, natężenie światła zmniejszy się, a stożek świetlny będzie mniej intensywny, mimo że strumień świetlny się nie zmieni.
| Wielkość | Jednostka | Opis |
|---|---|---|
| Natężenie światła | Kandela (cd) | Światło emitowane w określonym kierunku |
| Strumień świetlny | Lumen (lm) | Całkowita ilość emitowanego światła |
| Natężenie oświetlenia | Luks (lx) | Ilość światła, jaka dociera do powierzchni |
Luksy i kandele są zależne od lumenów.
4. Często zadawane pytania
Ile może wynosić natężenie światła?
Natężenie światła jest mierzone w kandelach (cd). Przykłady są następujące:
- Jedna świeczka emituje światło o natężeniu około 1 kandeli.
- Natężenie światła emitowanego przez latarki może być bardzo różne, ale często mieści się w przedziale między 10 a 500 kandeli.
- Reflektory samochodowe w zależności od typu emitują światło o natężeniu między 1000 a 2000 kandeli.
Jakie praktyczne znaczenie ma natężenie światła?
W technologii oświetleniowej i sygnalizacyjnej natężenie światła służy do tego, by w sposób kontrolowany kierować światło w określonym kierunku. W fotografii pomaga w precyzyjnym skupieniu światła na obiekcie, co jest szczególnie ważne przy oświetlaniu studia i ułatwia uzyskanie prawidłowej mocy oświetlenia.
W jaki sposób kąt padania światła wpływa na jego natężenie?
Mniejszy kąt padania bardziej skupia światło i zwiększa jego natężenie w określonym kierunku. Szerszy kąt sprawia, że światło pada na większą powierzchnię, przez co jego natężenie jest mniejsze
Czy można przeliczać natężenie światła na lumeny?
Nie, natężenie światła (mierzone w kandelach) i strumień światła (mierzony w lumenach) to dwie różne rzeczy. Kandele mierzą ilość światła emitowanego w określonym kierunku, a lumeny całą emitowaną ilość światła.
Jakie praktyczne zastosowanie ma natężenie światła?
Natężenie światła jest ważne w takich obszarach, jak oświetlenie ulic, zastosowanie reflektorów i oświetlenia punktowego, gdzie światło musi być kierowane w określonym kierunku.