لوائح ومعايير الصناعة

candela (cd)

الشمعة: مقياس للضوء عبر العصور

في عالم الهندسة الكهربائية، الضوء، مثل الكهرباء، هو قوة أساسية تتطلب قياسًا دقيقًا. واحدة من أهم الوحدات في هذا المجال هي الشمعة (cd). تُمثل الشمعة الشدة الضوئية لمصدر الضوء، وتقيس في الأساس "قوة الإضاءة" الخاصة به.

تعريف الشمعة:

تُعرّف الشمعة، أو "قوة الشمعة"، بأنها الشدة الضوئية، في اتجاه معين، لمصدر يصدر إشعاعًا أحادي اللون بتردد 540 × 10^12 هرتز (مما يقابل الضوء الأخضر) ويكون له شدة إشعاعية في هذا الاتجاه تساوي 1/683 وات لكل ستيراديان. قد يبدو هذا معقدًا، لكنه في الأساس ينحصر في قياس الضوء المنبعث من منطقة معينة من مُشعّع الجسم الأسود عند درجة حرارة معينة.

منظور تاريخي:

تاريخيًا، كانت الشمعة تُحدّد بناءً على الضوء المنبعث من شمعة قياسية. كانت هذه الطريقة، على الرغم من بساطتها، تفتقر إلى الدقة. اليوم، تُعرّف الشمعة باستخدام نهج علمي أكثر دقة، لكن اسمها لا يزال يعكس أصولها.

فهم الشمعة:

للتصور الشمعة، فكر في لمبة كهربائية تُصدر ضوءًا في جميع الاتجاهات. تُقاس الشدة الضوئية في اتجاه محدد، مثل شعاع مصباح يدوي. تُقاس هذه الشدة بوحدات لومن لكل ستيراديان (lm/sr). الستيراديان هي وحدة للزاوية الصلبة، مثل مخروط الضوء، لذا فإن الشمعة تقيس كمية الضوء المنبعثة داخل زاوية صلبة محددة.

تطبيقات الشمعة:

تُستخدم الشمعة على نطاق واسع في مختلف التطبيقات، بما في ذلك:

  • تصميم الإضاءة: يستخدم المهندسون الشمعات لحساب الشدة الضوئية المطلوبة لمصابيح الإضاءة في مساحات مختلفة، من المنازل إلى الملاعب الرياضية.
  • التصوير الفوتوغرافي: يتم ضبط إعدادات الكاميرا، لا سيما الفتحة وسرعة الغالق، بناءً على الشدة الضوئية لمصدر الضوء لالتقاط تعرض الصورة المطلوب.
  • الإضاءة في السيارات: تُعدّ الشمعات ضرورية في تصميم المصابيح الأمامية والمصابيح الخلفية لضمان الرؤية والأمان الأمثل.
  • البحث العلمي: تُعدّ الشمعة أساسية لقياس الضوء في مجموعة واسعة من التخصصات العلمية، مثل الفيزياء الفلكية والبصريات.

في الختام:

الشمعة هي وحدة قياس حيوية تتيح للمهندسين والمصممين والعلماء تحديد قوة إضاءة مصادر الضوء بدقة. على الرغم من تطورها من أصلها المتواضع القائم على الشموع، لا تزال أهميتها ثابتة في عالم الكهرباء والضوء.

Test Your Knowledge

Candela Quiz:

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What does the candela measure? a) The total amount of light emitted by a source. b) The intensity of light in a specific direction. c) The brightness of a light source. d) The energy of light waves.

Answer

b) The intensity of light in a specific direction.

2. What is the historical basis for the candela? a) The brightness of a standard light bulb. b) The light emitted by a star. c) The light emitted by a standard candle. d) The intensity of sunlight.

Answer

c) The light emitted by a standard candle.

3. Which of the following is NOT a direct application of the candela? a) Designing headlights for cars. b) Measuring the luminosity of a distant galaxy. c) Determining the resistance of a wire. d) Adjusting camera settings for optimal exposure.

Answer

c) Determining the resistance of a wire.

4. What is the unit of solid angle used in the definition of the candela? a) Radian b) Degree c) Steradian d) Lumen

Answer

c) Steradian

5. What is the frequency of light used in the modern definition of the candela? a) 540 x 10^6 Hertz b) 540 x 10^9 Hertz c) 540 x 10^12 Hertz d) 540 x 10^15 Hertz

Answer

c) 540 x 10^12 Hertz

Candela Exercise:

Task: A street lamp emits 2000 lumens of light in all directions. Assuming the lamp distributes light evenly, calculate the luminous intensity in candelas.

Hints:

  • Remember that a steradian represents a solid angle.
  • The total solid angle of a sphere is 4π steradians.

Exercice Correction

Here's how to solve the problem:

1. **Calculate the solid angle:** Since the lamp emits light evenly, the solid angle is 4π steradians.

2. **Divide the total lumens by the solid angle:** 2000 lumens / 4π steradians ≈ 159.15 lumens/steradian

3. **Convert lumens/steradian to candelas:** 1 lumen/steradian = 1 candela. Therefore, the luminous intensity is approximately **159.15 candelas**.

Books

  • "The International System of Units (SI)": This official publication by the International Bureau of Weights and Measures (BIPM) provides the most comprehensive definition of the candela and its relation to other SI units.
  • "Light Measurement and Photometry: An Introduction to the Science and Technology of Light" by John H. Poynton: This book covers various aspects of light measurement, including the candela and its applications in different fields.
  • "Handbook of Optics, Volume I: Fundamentals, Techniques, and Design" (edited by Michael Bass): This multi-volume handbook offers in-depth information on light and optics, including sections on photometry and the candela.

Articles

  • "The Candela: A Historical Perspective" by John V. McDavid: This article explores the historical development of the candela from its candle-based origins to its modern definition.
  • "The SI Unit of Luminous Intensity: The Candela" by R. W. G. Hunt: This article published in the Journal of the Illuminating Engineering Society provides a detailed explanation of the candela and its relationship to luminous intensity.
  • "The Candela and its Applications in Lighting Design" by J. D. Goodman: This article discusses the practical applications of the candela in lighting design and the challenges associated with its use.

Online Resources

  • NIST Website: The National Institute of Standards and Technology (NIST) website offers comprehensive information on the candela, including its definition, history, and applications.
  • BIPM Website: The International Bureau of Weights and Measures (BIPM) website provides official information about the SI system, including the definition of the candela.
  • Wikipedia Page for Candela: This page offers a concise and readily accessible overview of the candela, its history, and its use in different areas.

Search Tips

  • "Candela definition": This search will provide numerous definitions of the candela from various sources.
  • "Candela applications": This search will highlight the different uses of the candela in various fields, like lighting, photography, and scientific research.
  • "Candela history": This search will reveal information about the origins and evolution of the candela as a unit of measurement.

Techniques

None

مصطلحات مشابهة
الأكثر مشاهدة
  • base register فهم سجل القاعدة في الهندسة ال… Computer Architecture
  • bus admittance matrix كشف الشبكة: مصفوفة دخول الحاف… Power Generation & Distribution
  • ammonia maser ماسير الأمونيا: ثورة في تقنية… Industry Leaders
  • additive white Gaussian noise (AWGN) الضوضاء البيضاء الإضافية (AWG… Industrial Electronics
  • BIBO stability استقرار المدخلات المحدودة وال… Signal Processing

Comments

No Comments
POST COMMENT
captcha
إلى