Кандела — единица яркости СИ¶
Кандела (символ: кд, от лат. candela — свеча) — единица измерения яркости света в Международной системе единиц (СИ). Одна из семи основных единиц СИ. Кандела характеризует световой поток, излучаемый источником в заданном направлении, отнесённый к телесному углу. Введена в 1948 году на 9-й Генеральной конференции по мерам и весам, с 1979 года определяется через мощность излучения на частоте 540·10¹² Гц, взвешенную по световой чувствительности человеческого глаза.
¶Определение
Согласно действующему определению (с 20 мая 2019 года, после пересмотра основных единиц СИ):
Кандела — это единица измерения яркости в заданном направлении. Она равна яркости в этом направлении точечного источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10¹² Гц, мощность излучения которого в этом направлении составляет 1/683 ватта на стерадиан при условии, что источник излучает во всех направлениях равномерно.
Число 683 связано с максимальной световой чувствительностью человеческого глаза, которая приходится на зелёную часть спектра (около 555 нм). Значение 683 лм/Вт называется максимальной световой эффективностью излучения.
¶История
До введения канделы в качестве стандарта яркости использовались разнообразные «свечные» единицы, основанные на сравнении со светом обычной свечи. В России с 1884 года применялась «международная свеча», определённая как яркость вертикального пламени свечи из парафина массой 20 граммов, горящей со скоростью 7,8 грамма в час.
В 1909 году на Международной конференции по мерам и весам была принята «международная свеча» на основе углеродного вольфрамового филамента лампы накаливания. В 1948 году на 9-й Генеральной конференции по мерам и весам эта единица была переименована в канделу и получила новое определение через излучение определённой температуры — пламени чернотельного тела при температуре плавления платины (2042 К). Такое определение сохранялось до 1979 года.
В 1979 году 16-я Генеральная конференция приняла новое определение канделы через спектральную световую эффективность монохроматического излучения, что сделало единицу более точной и воспроизводимой. В 2019 году, в ходе пересмотра основных единиц СИ, определение канделы было сохранено практически без изменений, но связано теперь с фиксированным значением постоянной Планка.
¶Соотношения с другими единицами
Кандела связана с другими фотометрическими единицами СИ:
| Единица | Обозначение | Определение |
|---|---|---|
| Люмен | лм | Световой поток: 1 лм = 1 кд·ср |
| Люкс | лк | Освещённость: 1 лк = 1 лм/м² = 1 кд·ср/м² |
| Стильб | сб | Яркость: 1 сб = 10⁴ кд/м² |
| Нит | нт | Яркость: 1 нт = 1 кд/м² |
Стерадиан (ср) — единица измерения телесного угла. Световой поток в 1 люмен — это поток, создаваемый точечным источником силой 1 кандела в телесном угле 1 стерадиан.
¶Применение
Кандела используется в фотометрии — разделе оптики, измеряющем свет, приведённый к зрительному восприятию человека. Основные области применения:
- Освещение — нормирование яркости светильников, ламп, экранов дисплеев. Санитарные нормы (СанПиН) ограничивают яркость источников света в помещениях в канделах на квадратный метр.
- Промышленность — измерение яркости дисплеев, светодиодов, световых сигналов.
- Фотография и кинематография — расчёт экспозиции, калибровка мониторов.
- Транспорт — нормирование яркости фар, светофоров, информационных табло.
Важно отличать канделу от люмена: кандела измеряет яркость (световой поток на единицу телесного угла в заданном направлении), тогда как люмен — общий световой поток, излучаемый источником во всех направлениях.
¶Кандела в других системах единиц
В системе СГС (гауссовой системе) яркость измерялась в скоттилях (1 скоттиль = 1 кандела/π сантиметр²), но эта единица практически не применяется. В технической системе единиц МКС использовалась «свечная единица», идентичная канделе.
В России кандела применяется в соответствии с ГОСТ 8.417-2016 «Единицы измерений величин». Использование канделы обязательно при сертификации осветительной продукции, проведении измерений освещённости и яркости на рабочих местах.
Источники:
- Международная система единиц (СИ), справочник, 9-е издание (BIPM, 2019)
- ГОСТ 8.417-2016. Единицы измерений величин
- Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А. М. Прохоров
- Большая российская энциклопедия, т. 12 (Кандела)