Svjetlosna energija

Svjetlosna energija ili količina svjetlosti (oznaka Q_s) je fotometrijska fizikalna veličina koja opisuje energiju elektromagnetskoga zračenja onih valnih duljina (380 do 780 nm) za koje je ljudsko oko osjetljivo (ljudsko je oko najosjetljivije za valnu duljinu svjetlosti od 555 nm, to jest tada je najveća svjetlosna učinkovitost). Mjerna jedinica svjetlosne energije jest lumensekunda ili lumen sekunda (lm ∙ s).^[1]

Fotometar.

Funkcija osjetljivosti oka prikazana je na dijagramu kojemu se na apscisi nalaze valne duljine približno je simetrična krivulja s oštrim maksimumom jednakim jedinici na valnoj duljini 555 nm za dnevnu osjetljivost (crno) i 507 nm za noćnu osjetljivost (zeleno). Njezina je vrijednost za valnu duljinu 600 nm 0,63, a za valne duljine 380 i 780 nm iznosi 0.

Standardna LED svjetiljka svjetlosne snage 470 lumena. Troši oko šestinu električne energije kao električna žarulja jednake svjetlosne snage.

Fotometrija

Podrobniji članak o temi: Fotometrija

Fotometrija je grana optike koja se bavi mjerenjem svojstava svjetlosti (svojstava izvora svjetlosti, svjetlosnoga toka i osvjetljenja površina). Povijesna fotometrijska mjerenja obavljana su s pomoću ljudskoga oka, a suvremena fotometrijska mjerenja, iako koriste elektroničke fotometre, prilagođena su osjetljivosti ljudskoga oka. Obuhvaćaju samo onaj dio spektra elektromagnetskih valova koji zamjećuje ljudsko oko, to jest ograničena su na valne duljine od približno 380 do 780 nm. Kako ljudsko oko nije jednako osjetljivo na sve valne duljine vidljive svjetlosti, za svaku se valnu duljinu s pomoću fotometrijskoga ekvivalenta i funkcije osjetljivosti vida određuje ekvivalentna vrijednost standardnog promatrača (prema Međunarodnoj organizaciji za normizaciju ISO). Mjerenjima svojstava cjelokupnoga elektromagnetskoga spektra bavi se radiometrija.^[2]

Fotometrijske veličine i mjerne jedinice

Fotometrijske veličine i mjerne jedinice

Veličina		Mjerna jedinica		Napomena
naziv	znak	naziv	znak
Svjetlosna energija	Qs	lumen sekunda	lm⋅s	naziva se i količina svjetlosti
Svjetlosni tok	Φs	lumen (cd⋅sr)	lm	naziva se i luminacijski fluks ili svjetlosna snaga
Svjetlosna jakost	Is	kandela (lm/sr)	cd	naziva se i luminacijski intenzitet
Svjetljivost	Ls	kandela po četvornom metru	cd/m2	naziva se i luminancija
Osvjetljenje	Es	luks (lm/m2)	lx	naziva se i iluminacija
Osvijetljenost	Hs	luks sekunda	lx⋅s	naziva se i svjetlosna izloženost ili ekspozicija
Svjetlosna učinkovitost	η	lumen po vatu	lm/W	naziva se i luminacijska efektnost

Objašnjenje

Količina svjetlosti koju točkasti izvor svjetlosti šalje (emitira) u prostor u svim pravcima u jednoj sekundi, naziva se svjetlosni tok ili luminacijski fluks. Opkolimo li točkasti izvor svjetlosti jakosti 1 kandele (cd) kuglom promjera 1 metar (m), onda je količina svjetlosti što prolazi kroz 1 m² kugle mjerna jedinica za svjetlosni tok i zove se 1 lumen (lm). Prostorni kut koji pripada ploštini od 1 m² je jedinični prostorni kut i zove se steradijan (sr). Budući da je ploština kugle 4r²π, to je ploština jedinične kugle (r = 1 m) jednaka 4π ili 12,57 m². Znači kugla polumjera 1 m ima 12,57 steradijana. Prema tome možemo reći: 1 lumen je onaj svjetlosni tok koji daje točkasti izvor svjetlosti od 1 kandele u prostorni kut od 1 steradijana.

Ako izvor svjetlosti šalje svjetlost t sekunda, onda je ukupna količina svjetlosti koju on daje jednaka umnošku vremena:

${\displaystyle Q_{s}=\Phi _{s}\cdot t}$

Svjetlosna energija mjeri se lumensekundama ili lumen sekundama (lm∙s) ili lumensatima (lm∙ h). Kako izvor svjetlosti jakosti 1 kandela šalje u 1 steradijan tok svjetlosti od 1 lumen, to će kroz ploštinu od 4π = 12,57 m² slati svjetlosni tok 12,57 lm. Općenito, izvor svjetlosti jakosti (svjetlosna jakost) I_s (u kandelama) dat će svjetlosni tok (u lumenima):

${\displaystyle \Phi _{s}=4\cdot \pi \cdot I_{s}}$

a odatle je svjetlosna jakost (u kandelama):^[3]

${\displaystyle I_{s}={\frac {4\cdot \pi }{\Phi _{s}}}\ }$

Izvori

1. svjetlosna energija (količina svjetlosti), "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
2. fotometrija, "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
3. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.