Człowiek patrzył w niebo od czasów prehistorycznych. Patrzył i widział na niebie rzeczy dziwne i niezwykłe, jak choćby w jednym z najbardziej charakterystycznych gwiazdozbiorów nieba zimowego dopatrując się postaci myśliwego na łowach.
Człowiek patrzył w niebo od czasów prehistorycznych. Patrzył i widział na niebie rzeczy dziwne i niezwykłe, jak choćby w jednym z najbardziej charakterystycznych gwiazdozbiorów nieba zimowego dopatrując się postaci myśliwego na łowach. Jeśli popatrzymy na południe w zimową noc, znajdziemy gwiazdozbiór Oriona bez trudu, o ile tylko pogoda pozwoli. Jeśli odrzucimy wszelkie konotacje mitologiczne, co przede wszystkim rzuci się nam w oczy? Zapewne to, że gwiazdy wchodzące w skład konstelacji nie są jednakowe; jedne postrzegamy jako „silniejsze” bądź „większe”, inne jako „mniejsze” lub „słabsze”. Około 140 roku n.e. Plutarch rozpowszechnił system podziału gwiazd na sześć klas pod względem blasku: najjaśniejsze miały wielkość 1, najsłabsze 6. System ten, z licznymi późniejszymi modyfikacjami, jest stosowany do dziś w astronomii do określania wielkości gwiazdowej, z jednostką magnitudo (oznaczenie m lub mag). Rys. 1. Orion – jeden z najłatwiejszych do odnalezienia gwiazdozbiorów nieba zimowego. Oczywiście obserwowana wielkość gwiazdowa zależy zarówno od bezwzględnej wielkości gwiazdowej, czyli „ilości światła” wysyłanej przez gwiazdę, jak i od jej odległości od obserwatora. Odłóżmy na razie kwestię odległości, a skupmy się na „ilości światła”. To, co intuicyjnie określalibyśmy tym mianem, ukrywa się w fotometrii pod uczoną nazwą strumienia świetlnego.Strumień świetlny to miara całkowitej mocy światła wypromieniowywanej przez dane źródło i zdolnej do wywoływania wrażeń wzrokowych. Skoro światło widzialne obejmuje zakres długości fal elektromagnetycznych mniej więcej od 380 do 750 nm, energia wypromieniowywana poza tym zakresem w ogóle nie będzie nas interesować. W granicach zakresu długości fal światła widzialnego czułość ludzkiego oka również nie jest stała, a więc moc promieniowania danego źródła światła E musimy przemnożyć przez zależną od długości fali skuteczność świetlną L(λ): Φ = E ×L(λ) gdzie Φ to właśnie strumień świetlny. Skuteczność świetlna to wartość spadająca do zera na krańcach zakresu światła widzialnego, a swe maksimum osiągająca przy około 555 nm, co odpowiada jadowicie zielonożółtej barwie często stosowanej w markerach do zakreślania tekstu. Dla innych długości fali możemy ją odczytać z rys. 2. Oczywiście, czułość spektralna oka różni się w zależności od obserwatora, dlatego posługujemy się najczęściej standardową krzywą opracowaną przez Międzynarodową Komisję ds. Oświetlenia (CIE, Commission internationale de l’éclairage) w roku 1931. Jest to czarna krzywa widoczna na rys. 2; odpowiada ona czułości oka ludzkiego w normalnych warunkach oświetleniowych, czyli widzenia fotopowego. Druga krzywa, zielona, to czułość oka w warunkach widzenia skotopowego, czyli przy świetle na tyle słabym, że przestajemy rozróżniać kolory. Rys. 2. Krzywa skuteczności świetlnej dla widzenia skotopowego (zielona) i fotopowego (czarna ciągła) wg CIE 1931. Czarne linie przerywana i kropkowana przedstawiają wyniki późniejszych badań. Jednostką strumienia świetlnego jest lumen. Strumień światła ze źródła wypromieniowującego 1 W mocy przy długości fali 555 nm wynosi 683 lumeny.Skąd te 683? Formalnie rzecz biorąc, lumen jest jednostką pochodną układu SI. Jest zdefiniowany jako strumień świetlny wysyłany w kąt bryłowy jednego steradiana przez źródło światła o światłości jednej kandeli: 1 lm = 1 cd·sr A zatem, jeśli strumień świetlny w lumenach jest miarą całkowitej „mocy światła” danego źródła, światłość w kandelach to miara „intensywności świecenia” w danym kierunku. Jeśli mamy źródło o światłości jednej kandeli świecące dookólnie, czyli w kąt bryłowy 4p steradianów, będzie ono wysyłać strumień światła równy 4p lumenów.Czymże zatem jest kandela? Jest to światłość, z jaką świeci w określonym kierunku źródło emitujące promieniowanie monochromatyczne o częstotliwości 5,4·1014 Hz i wydajności energetycznej w tym kierunku równej 1/683 W/sr. Dlaczego akurat 1/683? Ano dlatego, żeby pasowało do starszej definicji, która określała kandelę jako światłość 1/600 000 m2 powierzchni ciała doskonale czarnego w temperaturze topnienia platyny pod ciśnieniem 1 atmosfery. A skąd te 600 tysięcy? Twórcy nowej jednostki (Międzynarodowy Komitet Miar, CIPM, Comité International des Poids et Mesures, 1948) wybrali taką wartość, aby kandela z grubsza odpowiadała jeszcze starszej światłości, którą była świeca. Dokładniej, świeca o masie 1/6 funta (ok. 75 g) wosku ze spermacetu, spalająca się z prędkością 120 granów (ok. 8 g) na godzinę. Rys. 3 przedstawia strumień świetlny standardowych żarówek (przezroczystych, gwint E27) o różnej mocy. Dzieląc znajdujące się tam wartości w lumenach przez 4p, łatwo zauważymy, że żarówka stuwatowa i stuświecowa to w przybliżeniu to samo. Dodatkowo tabela zawiera informację o „liczbie lumenów z wata” – im większa żarówka, tym lepsza! Rys. 3. Strumień świetlny zwykłych żarówek. tekstMarcin „Tymon” GrządzielAutor jest operatorem oświetlenia w firmie TRANSCOLOR.
