कैन्डेला

वजन और माप (सीजीपीएम) पर 26 वें आम सम्मेलन ने 2018 में कैंडेला को फिर से परिभाषित किया। ^[7] नई परिभाषा, जो 20 मई 2019 को प्रभावी हुई, वह है:

कैंडेला [...] को आवृत्ति ५४० × १० ^१२  हर्ट्ज, के _सीडी के मोनोक्रोमैटिक विकिरण की चमकदार प्रभावकारिता का निश्चित संख्यात्मक मान लेकर ६८३ होने के लिए परिभाषित किया जाता है , जब इकाई एलएम डब्ल्यू ^-1 में व्यक्त किया जाता है, जो बराबर है सीडी sr डब्ल्यू ^-1 , या सीडी sr किलो ^-1 मीटर ^-2 एस ³ , जहां किलोग्राम, मीटर और दूसरी के रूप में परिभाषित कर रहे हैं ज , ग और Δ ν सी ।

चुनी गई आवृत्ति हरे रंग के निकट दृश्यमान स्पेक्ट्रम में होती है , जो लगभग 555 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य के अनुरूप होती है। मानव आँख , जब अनुकूलित उज्ज्वल स्थितियों के लिए, इस आवृत्ति के पास सबसे संवेदनशील है। ऐसी स्थिति में, photopic दृष्टि से अधिक हमारी आंखों के दृश्य धारणा हावी scotopic दृष्टि । अन्य आवृत्तियों पर, मानव आंख की आवृत्ति प्रतिक्रिया के अनुसार, समान चमकदार तीव्रता प्राप्त करने के लिए अधिक उज्ज्वल तीव्रता की आवश्यकता होती है। एक विशेष तरंगदैर्ध्य के प्रकाश के लिए चमकदार तीव्रता λ द्वारा दिया जाता है

${\displaystyle I_{\mathrm {v} }(\lambda )=683.002\ \mathrm {lm/W} \cdot {\overline {y}}(\lambda )\cdot I_{\mathrm {e} }(\ लैम्ब्डा),}$

जहां मैं _वी ( λ ) चमकदार तीव्रता है , मैं _ई ( λ ) उज्ज्वल तीव्रता है और${\displaystyle \textstyle {\overline {y}}(\lambda )}$है photopic चमक समारोह । यदि एक से अधिक तरंग दैर्ध्य मौजूद हैं (जैसा कि आमतौर पर होता है), तो कुल चमकदार तीव्रता प्राप्त करने के लिए तरंग दैर्ध्य के स्पेक्ट्रम पर एकीकृत होना चाहिए ।

उदाहरण

• एक आम मोमबत्ती लगभग 1 सीडी चमकदार तीव्रता के साथ प्रकाश उत्सर्जित करती है।
• एक 25 W कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट लाइट बल्ब लगभग 1700  लुमेन देता है ; अगर है कि प्रकाश सभी दिशाओं में समान निकलती है (यानी अधिक 4 π steradians ), यह की तीव्रता होगा${\displaystyle I_{\text{V}}={\frac {1700\ {\text{lm}}}{4\pi \ {\text{sr}}}}\लगभग 135\ {\text{lm/ एसआर}}=135\ {\पाठ{सीडी}}}$.
• 20 डिग्री बीम में केंद्रित, उसी प्रकाश बल्ब की बीम के भीतर लगभग 18,000 सीडी की तीव्रता होगी।

1948 से पहले, कई देशों में चमकदार तीव्रता के विभिन्न मानक उपयोग में थे। ये आम तौर पर परिभाषित संरचना के "मानक मोमबत्ती" से लौ की चमक या विशिष्ट डिजाइन के गरमागरम फिलामेंट की चमक पर आधारित होते थे। इनमें से एक सबसे प्रसिद्ध मोमबत्ती शक्ति का अंग्रेजी मानक था। एक मोमबत्ती की शक्ति एक शुद्ध शुक्राणु मोमबत्ती द्वारा उत्पादित प्रकाश थी जिसका वजन एक पाउंड का छठा था और प्रति घंटे 120 अनाज की दर से जल रहा था  । जर्मनी, ऑस्ट्रिया और स्कैंडिनेविया ने हेफ़नरकेर्ज़ का इस्तेमाल किया , जो एक हेफ़नर लैंप के उत्पादन पर आधारित एक इकाई है । ^[8]

यह स्पष्ट हो गया कि एक बेहतर परिभाषित इकाई की आवश्यकता थी। जूल्स वियओल एक मानक प्रकाश 1 सेमी द्वारा उत्सर्जित के आधार पर प्रस्ताव किया था ² की प्लैटिनम अपने गलनांक (या ठंड बिंदु) पर, इस Violle बुला। प्रकाश की तीव्रता प्लैंक रेडिएटर (एक ब्लैक बॉडी ) प्रभाव के कारण थी, और इस प्रकार डिवाइस के निर्माण से स्वतंत्र थी। इससे किसी के लिए भी मानक को मापना आसान हो गया, क्योंकि उच्च शुद्धता वाला प्लैटिनम व्यापक रूप से उपलब्ध था और आसानी से तैयार हो जाता था।

आयोग इंटरनेशनल द ल ECLAIRAGE (रोशनी पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग) और CIPM एक 'नई मोमबत्ती "इस बुनियादी अवधारणा के आधार पर दिया। हालाँकि, नई इकाई के मूल्य को वायोल को 60 से विभाजित करके इसे पहले की इकाई मोमबत्ती शक्ति के समान बनाने के लिए चुना गया था। निर्णय 1946 में CIPM द्वारा प्रख्यापित किया गया था:

नई मोमबत्ती का मूल्य ऐसा है कि प्लेटिनम के जमने के तापमान पर पूर्ण रेडिएटर की चमक 60 नई मोमबत्तियों प्रति वर्ग सेंटीमीटर है । ^[९]

इसके बाद १९४८ में ९वें सीजीपीएम ^[१०] द्वारा इसकी पुष्टि की गई, जिसने इस इकाई के लिए एक नया नाम, कैंडेला अपनाया । 1967 में 13 वें सीजीपीएम ने "नई मोमबत्ती" शब्द को हटा दिया और कैंडेला परिभाषा का एक संशोधित संस्करण दिया, जिसमें फ्रीजिंग प्लैटिनम पर लागू वायुमंडलीय दबाव को निर्दिष्ट किया गया था:

कैंडेला १०१ ३२५  न्यूटन प्रति वर्ग मीटर के दबाव में ठंड प्लेटिनम के तापमान पर एक काले शरीर के १/६००,००० वर्ग मीटर की सतह की लंबवत दिशा में चमकदार तीव्रता है । ^{[1 1]}

१९७९ में, उच्च तापमान पर प्लैंक रेडिएटर को साकार करने में कठिनाइयों और रेडियोमेट्री द्वारा पेश की गई नई संभावनाओं के कारण, १६वें सीजीपीएम ने कैंडेला की एक नई परिभाषा को अपनाया: ^{[१२] [१३]}

कैंडेला एक स्रोत की दी गई दिशा में चमकदार तीव्रता है, जो आवृत्ति के मोनोक्रोमैटिक विकिरण का उत्सर्जन करता है ५४० × १० ^१२  हर्ट्ज़ और जिसकी उस दिशा में एक उज्ज्वल तीव्रता है1/683 प्रति स्टेरेडियन वाट ।

परिभाषा बताती है कि एक प्रकाश स्रोत का उत्पादन कैसे किया जाता है जो (परिभाषा के अनुसार) एक कैंडेला का उत्सर्जन करता है, लेकिन अन्य आवृत्तियों पर विकिरण को भारित करने के लिए चमक समारोह को निर्दिष्ट नहीं करता है। इस तरह के एक स्रोत का उपयोग एक निर्दिष्ट चमकदार समारोह के संदर्भ में चमकदार तीव्रता को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों को कैलिब्रेट करने के लिए किया जा सकता है। एसआई ब्रोशर ^{[14] का} एक परिशिष्ट यह स्पष्ट करता है कि ल्यूमिनोसिटी फ़ंक्शन विशिष्ट रूप से निर्दिष्ट नहीं है, लेकिन कैंडेला को पूरी तरह से परिभाषित करने के लिए इसे चुना जाना चाहिए।

मनमाना (1/683) शब्द इसलिए चुना गया ताकि नई परिभाषा पुरानी परिभाषा से सटीक रूप से मेल खाए। हालांकि कैंडेला को अब दूसरी (एक एसआई आधार इकाई) और वाट (एक व्युत्पन्न एसआई इकाई) के संदर्भ में परिभाषित किया गया है, परिभाषा के अनुसार, कैंडेला एसआई प्रणाली की आधार इकाई बनी हुई है। ^[15]

26वें सीजीपीएम ने 2019 में एसआई आधार इकाइयों की पुनर्परिभाषा के हिस्से के रूप में 2018 में कैंडेला की आधुनिक परिभाषा को मंजूरी दी , जिसने मौलिक भौतिक स्थिरांक के संदर्भ में एसआई आधार इकाइयों को फिर से परिभाषित किया।

चमकदार तीव्रता, चमकदार प्रवाह और रोशनी के बीच संबंध

एक स्रोत एक ज्ञात चमकदार तीव्रता का उत्सर्जन करता है, तो मैं _वी एक अच्छी तरह से परिभाषित शंकु में (कैंडिलास में), कुल चमकदार प्रवाह Φ _वी में lumens द्वारा दिया जाता है

Φ _वी  = मैं _वी २π [१ - क्योंकि ( ए / २)],

जहां एक है विकिरण कोण दीप पूर्ण शिखर उत्सर्जन शंकु के कोण की। उदाहरण के लिए, एक लैंप जो 40° के विकिरण कोण के साथ 590 cd उत्सर्जित करता है, लगभग 224 लुमेन उत्सर्जित करता है। कुछ सामान्य लैंपों के उत्सर्जन कोणों के लिए MR16 देखें । ^{[१६] [१७]}

यदि स्रोत सभी दिशाओं में समान रूप से प्रकाश उत्सर्जित करता है, तो फ्लक्स को तीव्रता को 4π से गुणा करके पाया जा सकता है: एक समान 1 कैंडेला स्रोत 12.6 लुमेन का उत्सर्जन करता है।

रोशनी को मापने के उद्देश्य के लिए, कैंडेला एक व्यावहारिक इकाई नहीं है, क्योंकि यह केवल आदर्श बिंदु प्रकाश स्रोतों पर लागू होता है, प्रत्येक को उस दूरी की तुलना में छोटे स्रोत द्वारा अनुमानित किया जाता है, जहां से इसका चमकदार विकिरण मापा जाता है, यह भी मानते हुए कि ऐसा किया जाता है अन्य प्रकाश स्रोतों की अनुपस्थिति में। एक प्रकाश मीटर द्वारा सीधे मापा जाता है जो परिमित क्षेत्र के सेंसर पर घटना प्रकाश है, यानी एलएम/एम ² (लक्स) में रोशनी । हालांकि, यदि ज्ञात अनुमानित सर्वव्यापी-समान तीव्रता वाले प्रकाश बल्ब जैसे कई बिंदु प्रकाश स्रोतों से रोशनी को डिजाइन करना, असंगत प्रकाश से रोशनी में योगदान योगात्मक है, तो इसे गणितीय रूप से निम्नानुसार अनुमानित किया जाता है। यदि r _i एकसमान तीव्रता के i -वें स्रोत की स्थिति है I _i , और â मापा जा रहा प्रबुद्ध मौलिक अपारदर्शी क्षेत्र dA के लिए सामान्य इकाई वेक्टर है, और बशर्ते कि सभी प्रकाश स्रोत समान आधे-स्थान में विभाजित हों इस क्षेत्र का विमान,

${\displaystyle {\text{illuminance at point}}\mathbf {r} {\text{ on }}dA{\text{, }}E_{v}(\mathbf {r} )=\sum _{i} {{\frac {|\mathbf {\hat {a}} \cdot (\mathbf {r} -\mathbf {r} _{i})|}{|\mathbf {r} -\mathbf {r} _ {i}|^{3}}}मैं_{i}}.}$

तीव्रता I _{v के} एकल बिंदु प्रकाश स्रोत के मामले में , दूरी r और सामान्य रूप से आपतित होने पर, यह घटकर

${\displaystyle E_{v}(r)={\frac {I_{v}}{r^{2}}}.}$