Unidades SI | candela (cd) |
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Dimensão | J |
Natureza | Distribuição angular extensa |
Símbolo usual | ou |
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A intensidade da luz é uma quantidade que expressa a capacidade de uma fonte pontual de luz iluminar em uma determinada direção.
É uma quantidade fotométrica . A radiação eletromagnética , que é a luz , também não é percebida pela visão humana ; expressar a intensidade da luz envolve pesar o comprimento de onda pela função de eficiência da luz espectral , que é responsável pela sensibilidade visual humana.
No sistema internacional de unidades , a intensidade da luz é medida em candelas ( cd ), uma das unidades básicas; é definido a partir da luminância . A intensidade não é medida diretamente; mas temos sido capazes de definir, de várias maneiras ao longo do tempo, um padrão . É usado principalmente para calcular a iluminação luminosa e para especificar a distribuição da luz emitida por uma luminária ou uma superfície iluminada de acordo com a direção.
Considerando a definição de luminância e extensão geométrica , a intensidade luminosa é expressa da seguinte forma:
onde é a intensidade elementar correspondente ao elemento de superfície , é o ângulo entre a direção de rolamento e a normal à superfície da fonte e o ângulo de longitude contado em relação a uma origem arbitrária.
A intensidade luminosa média no intervalo de ângulo sólido finito é expressa a partir do fluxo luminoso contido neste ângulo por:
Essa expressão foi encontrada escrita incorretamente no formulário , sugerindo uma derivação. O ouro é independente (é um fluxo ) e, portanto .
O olho humano é sensível a apenas uma pequena parte do espectro eletromagnético (o domínio visível ) e não tem a mesma sensibilidade para os diferentes comprimentos de onda aos quais é sensível. Em um ambiente claro (visão diurna, chamada fotópica ), o olho humano é mais sensível à faixa de comprimento de onda correspondente à percepção do verde-amarelo , em torno de 555 nanômetros . Assim, duas fontes de luz com a mesma potência irradiada em radiometria e localizadas a uma distância igual de um observador não têm necessariamente a mesma intensidade de luz em fotometria . Uma fonte monocromática irradiando no verde-amarelo terá uma intensidade luminosa percebida maior do que uma irradiando no vermelho ou no azul .
Em um ambiente mais escuro, a visão humana não distingue mais as cores, e a sensibilidade espectral relativa muda para o azul. Falamos de visão escotópica . Entre os dois domínios de luminosidade, falamos de visão mesópica .
A menos que especificado de outra forma, a intensidade da luz está relacionada ao campo de visão fotópica.
Derivamos da definição uma relação entre a intensidade e a iluminação luminosa de um elemento de superfície , perpendicular à direção do fluxo, a uma distância d da fonte. O elemento de superfície intercepta um ângulo sólido
portanto
Como a iluminância é igual ao quociente do fluxo elementar pelo elemento de superfície, o fluxo é o produto , e
Se o elemento de superfície não for perpendicular ao fluxo, este é distribuído obliquamente, e a iluminação torna-se
onde é o ângulo entre a normal ao elemento de superfície e a direção do fluxo luminoso.
Uma fonte infinita tem brilho aparente, mas é zero, os raios de luz sendo paralelos. A luminância é então definida no sentido das distribuições na forma de um produto das distribuições de Dirac para um feixe de orientação . A intensidade da luz continua a ser definida por:
É o caso da iluminação, com a luz do sol ou da lua; a iluminação luminosa das superfícies diretamente expostas é então conhecida , sob várias condições. Em astronomia , a magnitude aparente das estrelas é determinada a partir da irradiância , independentemente da parte da radiação visível.
Luminárias, superfícies iluminadas que refletem a luz e, em geral, fontes de luz não iluminam com a mesma intensidade em todas as direções. O indicador de emissão de uma fonte é proporcional a uma área cuja distância da fonte é proporcional à intensidade da luz na mesma direção. O comprimento de um ponto nesta curva na origem representa a luminância . Exceto pela normalização, este diagrama corresponde à noção de distribuição angular .
Para estabelecê-lo como uma fonte real, deve ser assimilado a uma fonte pontual; a iluminação média de um elemento de superfície colocado suficientemente longe da fonte é medida , e a intensidade da emissão é calculada a partir desse valor. O diagrama geralmente representa uma intensidade relativa àquela vista na direção principal. Em vez disso, o uso digital requer padronização em meio espaço, o padrão sendo definido por
Conhecer a intensidade da luz em uma determinada direção permite calcular a iluminação de um elemento de superfície localizado a uma distância da fonte. A posição da superfície no sistema de coordenadas polares com base nos eixos de origem fornece direção e distância. O indicador de emissão para a direção fornece a intensidade.
A relação entre intensidade e iluminação já foi indicada. Se a superfície iluminada não for perpendicular à direção da fonte, o ângulo entre a perpendicular à característica da superfície e a direção da fonte deve ser levado em consideração .
Quando várias fontes contribuem para a iluminação de um elemento de superfície, adiciona o resultado de cada cálculo.
O software, destinado a designers de iluminação ou para modelagem tridimensional, executa esses cálculos automaticamente.
O fluxo luminoso de uma fonte de luz isotrópica é uniformemente distribuído, sua intensidade luminosa é a mesma em todas as direções. O ângulo sólido de emissão é esferorradiano , o que conduz à seguinte relação entre o fluxo e a intensidade da luz em qualquer direcção . O envelope de seu indicador é uma esfera , geralmente representada por sua seção circular .
Fonte de luz ortotrópicaUma fonte de luz ortotrópica tem a mesma luminância em todas as direções. O indicador é definido como: . É o caso de difundir fontes que respeitem a lei de Lambert.
Indicador parabólicoAlguns sistemas de iluminação de diodo emissor de luz têm um indicador em forma parabólica.
A unidade de intensidade da luz é a candela ( cd ). A candela é uma das sete unidades básicas do Sistema Internacional (SI) .
“A candela, símbolo cd, é a unidade SI de intensidade de luz em uma determinada direção. É definido tomando o valor numérico fixo da eficiência luminosa da radiação monocromática de frequência 540 × 10 12 hertz , K cd , igual a 683 quando expresso em lm W −1 , unidade igual a cd sr W −1 , ou cd sr kg −1 m −2 s 3 , o quilograma, o metro e o segundo sendo definidos como uma função de h , ce Δν Cs . "
Apesar do refinamento da definição da unidade, a medição das grandezas fotométricas permanece dependente dos meios técnicos empregados. A realização dos filtros para cumprir a função de eficiência luminosa espectral , a medição da temperatura para as medidas de energia da radiação, limita a precisão efetiva a aproximadamente 1%. Essa precisão é muito menor do que a capacidade humana de detectar a variação na iluminação de uma cena.
Uma vela tem uma intensidade de luz da ordem de uma candela na direção horizontal.
Antes da definição da candela estabelecida em 1948 , várias unidades sucederam ou coexistiram, usando várias fontes de luz padrão como referência: todas elas são obsoletas.
Se toda a potência de um fluxo luminoso de um lúmen for concentrada e uniformemente distribuída em um cone de ângulo sólido um esteradiano , a intensidade luminosa neste cone será igual ao valor médio e será, por definição, de uma candela. Se mudarmos o dispositivo óptico para concentrar esse feixe em um décimo de um esteradiano, a intensidade da luz no cone será aumentada para dez candelas. Em fluxo luminoso constante, quanto maior a intensidade da luz, mais estreito é o feixe de luz.