شدت نور، حاصل‌ضرب تابع روشنایی در شدت نوری است که در واحد زاویه فضایی (یک استرادیان) در جهتی خاص از یک منبع نور ساطع می‌شود. واحد اندازه‌گیری شدت روشنایی در اس‌آی کاندلا با نماد cd است. این یکا، از یکاهای اصلی اس‌آی است.

شار نوري: ميزان نوري که از يک لامپ منتشر مي شود شاري نوري (Luminous Flux) نام دارد. يکاي سنجش شار نوري لومن (Lumen) است که با حرف يوناني في (Φ) نشان داده مي شود.

به اين ترتيب براي اينکه بگوييم يک لامپ چه ميزان نور ميدهد از اصطلاح شار نوري استفاده مي کنيم.

به عنوان مثال شار نوري يک لامپ فلورسنت 36 وات 2850 لومن و شار نوري يک لامپ متال هاليد 5500 لومن است.

شدت نور

چنانچه نور لامپ توسط يک رفلکتور در زاويه معيني هدايت شود (مانند لامپ هاي هالوژن رفلکتور دار)، در اين صورت ميزان نور منتشر شده از اين لامپ را با شدت نور ان مي سنجند.

شدت نور (Light Intensity) برابر است با ميزان نور منتشر شده از واحد زاويه فضايي. واحد سنجش شدت نور کندل يا شمع است که با cd نشان داده مي شود.

به عنوان مثال براي سنجش لامپ هايي که در زير نشان داده شده است از مفهوم شدت نور استفاده مي شود

 

هالوژن هالوژن  LED شدت نور مورد نیاز گیاهان متال هاليد

شدت روشنايي

 

يکي از مهمترين شاخص هاي سنجش ميزان روشنايي در سطح محيط شدت روشنايي است (Illuminance)که عبارت است از ميزان شار نوري تابيده شده به واحد سطح.

واحد سنجش شدت روشنايي لوکس (Lux) است.

استانداردهاي روشنايي، مقادير شدت روشنايي لازم در هر محيط را تعيين ميکنند. به عنوان مثال براي يک دفتر کار، شدت روشناي متوسط 500 لوکس و براي يک زمين فوتبال در سطح مسابقات بين المللي تا شدت روشنايي 3500 لوکس توصيه مي شود.

 

درخشندگي

اثر فيزيولوژيکي نور روي چشم ما درخشندگي نام دارد. اين پارامتر در طراحي روشنايي اهميت بسيار زيادي پيدا مي کند.

واحد سنجش درخشندگي کندل بر متر مربع (Cd/m2) است.

درخشندگي به دو صورت تعريف مي شود:

1) درخشندگي حاصل از يک منبع نور: برابر است با شدت نور منتشر شده از منبع به مساحت آن

2) درخشندگي حاصل از يک سطح روشن: متناسب است با ميزان شدت روشنايي در سطح و ضريب انعکاس ان

تفاوت با شدت تابش و شار نوری

شدت نور چيست

 

مقدار شدت نور در مخروطی به زاویه فضایی یک استرادیان برابر است با مقدار شار نوری در آن مخروط.

Related image

نورسنجی با اندازه‌گیری نور مرئی دریافت‌شده توسط چشم انسان سر و کار دارد. چشم انسان تنها می‌تواند نور در طیف مرئی را ببینید و در برابر نورها با طول موجهای مختلف حساسیت متفاوتی دارد. چشم در شرایط روشن (دید کافی) در برابر طول موج ۵۵۵ نانومتر (زرد مایل به سبز) بیشترین حساسیت را دارد. نوری که شدت تابشی مشابه اما طول موج متفاوتی داشته باشد، دارای شدت نور پایین‌تری خواهد بود. منحنی‌ای که حساسیت چشم انسان به نور را نشان می‌دهد با نام تابع روشنایی شناخته می‌شود. این منحنی که با نماد V(λ) یا y ¯ ( λ ) {displaystyle extstyle {overline {y}}(lambda )} مفهوم شدت نور چیست نشان داده می‌شود بر پایهٔ میانگین تجربیات گوناگون دانشمندان و با استفاده از روش‌های اندازه‌گیری مختلف بدست آمده‌است.

شدت نور را نباید با دیگر یکاهای نورسنجی مانند شار نوری که برای توان کل دریافت‌شده از همهٔ جهت‌ها بکار می‌رود اشتباه گرفت. شدت نور توان دریافتی از واحد زاویهٔ فضایی است. همچنین شدت نور با شدت تابش متفاوت است، شدت تابش یک کمیت فیزیکی عینی برای اندازه‌گیری‌های رادیومتری است.

به بیان دیگر شدت نور عبارت است از شار نوری منتشرشده در یک زاویه و جهت معین از فضا. بر همین اساس، اگر دو لامپ مشابه، شار نوری یکسانی تولید کنند اما زاویهٔ رفلکتور (منعکس‌کننده) در آن‌ها متفاوت باشد، آن‌که زاویهٔ رفلکتور کوچکتری دارد شدت نور بیشتری تولید می‌کند زیرا شار نوری آن در زاویهٔ محدودتری متمرکز می‌شود. برای نمونه، شدت نور یک لامپ ۵۰ وات هالوژن استاندارد با رفلکتور ۳۸°، ۱۵۰۰ کاندلا، اما با رفلکتور ۱۰°، ۸۲۰۰ کاندلا خواهد بود.

ارتباط بین شدت نور و شار نوری

اگر یک منبع نور، در یک مخروط معین، شدت نوری معادل Iv (بر حسب کاندلا) تولید کند، شار نوری کل Φv بر حسب لومن چنین محاسبه می‌شود:

Φv = Iv ⋅ ۲π ⋅ (۱ – cos(A/2))

که در آن A زاویهٔ تابش لامپ است (زاویهٔ راس مخروط). برای مثال لامپی که ۵۹۰ کاندلا گسیل می‌دهد و زاویهٔ تابش آن ۴۰° است، تقریباً ۲۲۳ لومن تابش دارد. برای دانستن زاویه‌های تابش لامپ‌های رایج بازتابنده چندوجهی را ببینید.

اگر چشمهٔ نور، نور را به صورت یکنواخت در همهٔ جهات گسیل دهد، شار نوری را می‌توان با ضرب‌کردن شدت نور در ۴π بدست آورد: یک چشمهٔ نور ۱ شمعی یکنواخت، ۱۲٫۶ لومن گسیل می‌دهد.

یکاها

بنا بر تعریف، یک منبع نور تک‌فام سبز با فرکانس ۵۴۰ تراهرتز که در یک جهت مشخص شدت تابش ۱/۶۸۳ وات بر استرادیان داشته باشد، یک کاندلا نور در آن جهت گسیل می‌دهد.

بسامد نور در این تعریف منجر به طول موج ۵۵۵ نانومتر می‌شود که به بیشینهٔ پاسخ چشم انسان به نور نزدیک است. اگر منبع دارای توزیع یکنواختی در همهٔ جهت‌ها باشد، شار نوری کل نزدیک به ۱۸٫۴۰ میلی‌وات خواهد بود (زیرا هر کره ۴π استرادیان است). یک شمع معمولی تقریباً یک کاندلا شدت نور دارد.

پیش از تعریف کاندلا، تعریف‌های مختلفی از شدت نور استفاده می‌شد. این تعریف‌ها معمولاً بر پایهٔ درخشش شعلهٔ یک «شمع استاندارد» با یک ترکیب استاندارد بودند، یا درخشش یک رشتهٔ نورانی با یک طراحی ویژه. یکی از معروف‌ترین این استانداردها استاندارد انگلیسی «توان‌شمع» است. هر توان‌شمع برابر نوری بود که توسط یک شمع اسپرماستی (ساخته‌شده از روغن سر نهنگ اسپرم) با وزن یک‌ششم پوند و سرعت سوختن ۱۲۰ شمع در ساعت. آلمان، اتریش و اسکاندیناوی از یکای هفنر استفاده می‌کردند، یکایی بر پایهٔ خروجی لامپ هفنر. در سال ۱۸۸۱ میلادی ژول ویوله، ویوله را به عنوان یکای شدت نور پیشنهاد کرد، این یکا به عنوان نخستین یکای نور که به ویژگی‌های یک لامپ بخصوص وابسته نبود قابل توجه‌ است. همهٔ این یکاها با معرفی یکای کاندلا کنار گذاشته شدند.

 

کمیت نماد[نکته ۱] یکای اس‌آی نماد بُعد توضیحات
انرژی نورانی Qv [نکته ۲] لومن ثانیه lm⋅s T⋅J [نکته ۳] در انگلیسی گاهی به یکاها تالبوت می‌گویند
شار نوری Φv [نکته ۲] لومن (= cd⋅sr) lm J توان نوری هم می‌گویند
شدت نور Iv کاندلا (= lm/sr) cd J یکی از یکاهای اصلی اس‌آی، شار نوری در هر زاویهٔ فضایی واحد
درخشندگی Lv کاندلا بر متر مربع cd/m2 L−2⋅J به این یکا «نیت» هم می‌گویند
شدت روشنایی Ev لوکس (= lm/m2) lx L−2⋅J برای نور تابیده‌شده بر یک سطح استفاده می‌شود
گسیل نوری Mv لوکس (= lm/m2) lx L−2⋅J برای نور تابیده‌شده از یک سطح استفاده می‌شود
نوردهی Hv لوکس ثانیه lx⋅s L−2⋅T⋅J  
چگالی انرژی نورانی ωv لومن ثانیه بر متر۳ lm⋅s⋅m−3 L−3⋅T⋅J  
اثرگذاری نوری η [نکته ۲] لومن بر وات lm/W M−1⋅L−2⋅T3⋅J نسبت شار نوری به شار تابشی
بازده نوری V     1 ضریب نوری نیز گفته می‌شود
جستارهای وابسته: اس‌آی · نورسنجی · رادیومتری
  1. ↑ موسسه استاندارد توصیه می‌کند کمیت‌های نورسنجی با یک "v" (مخفف "visual" یعنی دیداری) مشخص شوند تا از اشتباه‌شدن با کمیت‌های رادیومتری یا فوتون جلوگیری شود.
  2. ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ گاهی نمادهای جایگزین هم بکار می‌رود: W برای انرژی نورانی، P یا F برای شار نوری، و ρ یا K اثرگذاری نوری.
  3. ↑ "J" نماد توصیه‌شده برای روشنایی در دستگاه بین‌المللی یکاها است.

کاربرد

شدت نور یک نور تک‌فام در یک طول موج ویژه مانند λ چنین بدست می‌آید:

I v = 683 ⋅ y ¯ ( λ ) ⋅ I e {displaystyle I_{mathrm {v} }=683cdot {overline {y}}(lambda )cdot I_{mathrm {e} }} 

که در آن:

Iv شدت نور بر حسب کاندلا (cd) است،

Ie شدت تابش بر حسب وات بر استرادیان (W/sr),

y ¯ ( λ ) {displaystyle extstyle {overline {y}}(lambda )}  تابع استاندارد روشنایی است.

اگر بیش از یک طول موج داشته باشیم (که معمولاً در واقعیت چنین است)، باید روی طیف، از طول موج‌های مختلف جمع یا انتگرال بگیریم تا به شدت نور برسیم:

I v = 683 ∫ 0 ∞ y ¯ ( λ ) ⋅ I e ( λ ) d λ . {displaystyle I_{mathrm {v} }=683int _{0}^{infty }{overline {y}}(lambda )cdot I_{mathrm {e} }(lambda ),dlambda .} 

  • تابش
  • شدت