cd

عربــي

إلقاء الضوء على الشمعة: فهم شدة الإضاءة

الشمعة (cd)، التي تُعرف أحيانًا باسم قوة الضوء، هي وحدة القياس الأساسية لـشدة الإضاءة. تقيس شدة الإضاءة قوة الإضاءة لمصدر ضوء في اتجاه معين، معبراً عنها بـلومن لكل ستيراديان (lm/sr). بينما قد يبدو مصطلح "الشمعة" غير مألوف، فإنه مرتبط ارتباطًا وثيقًا بفهمنا للضوء وكيفية قياس لمعانه.

أصل الشمعة:

تاريخيًا، تم تعريف الشمعة بواسطة شدة الإضاءة لِلهب شمعة قياسية. لكن هذا النهج البسيط على ما يبدو، أثبت عدم موثوقيته بسبب الاختلافات في جودة الشمعة وظروف الاحتراق.

التعريف الحديث:

اليوم، تُعرّف الشمعة بأنها شدة الإضاءة لمصدر ضوء يصدر إشعاعًا أحادي اللون بتردد 540 × 10¹² هرتز (مُطابق للضوء الأخضر) مع شدة إشعاعية تساوي 1/683 وات لكل ستيراديان. يعتمد هذا التعريف على الإشعاع المنبعث من مُشعٍ أسود، وهو جسم نظري يمتص كل الإشعاع الساقط عليه ويُصدر أقصى إشعاع ممكن عند درجة حرارة معينة. على وجه التحديد، يشير إلى شدة الإضاءة لـ 1/60 من 1 سم² من المساحة المُنبثقة من مُشعٍ أسود يعمل عند درجة حرارة تَجمُّد البلاتين (2046 كلفن).

لماذا تُعتبر الشمعة مهمة؟

فهم شدة الإضاءة أمر بالغ الأهمية في مختلف المجالات، بما في ذلك:

تصميم الإضاءة: تحديد مصادر الضوء المناسبة وموقعها لضمان أفضل إضاءة في المنازل والمكاتب والأماكن العامة.
التصوير الفوتوغرافي والفيديو: ضبط معلمات التعريض الصحيحة لالتقاط الصور ومقاطع الفيديو.
سلامة السيارات: ضمان الرؤية والإضاءة الكافية لسلامة الطرق، لا سيما في المصابيح الأمامية ومصابيح الفرامل.
البحث العلمي: قياس الضوء المنبعث من النجوم والأجرام السماوية الأخرى.

ملخص:

الشمعة، وهي وحدة أساسية في قياس الضوء، تُقدم مقياسًا موحدًا لقوة الإضاءة لمصدر الضوء. يضمن تعريفها الحديث، القائم على الإشعاع المنبعث من الجسم الأسود، طريقة ثابتة وموثوقة لقياس شدة الضوء في أي اتجاه. من تصميم أنظمة الإضاءة الفعالة إلى استكشاف أعماق الكون، تُلعب الشمعة دورًا أساسيًا في فهمنا واستخدامنا للضوء.

Test Your Knowledge

Quiz: Shining a Light on the Candela

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the fundamental unit of measurement for luminous intensity?

a) Lumen b) Watt c) Candela d) Steradian

Answer

c) Candela

2. What does luminous intensity quantify?

a) The total amount of light emitted by a source. b) The brightness of a light source in a specific direction. c) The energy carried by light waves. d) The color of light emitted by a source.

Answer

b) The brightness of a light source in a specific direction.

3. How is the candela defined in modern times?

a) Based on the luminous intensity of a standard candle flame. b) Based on the radiant intensity of a blackbody radiator at a specific temperature. c) Based on the perceived brightness of light by the human eye. d) Based on the wavelength of light emitted by a source.

Answer

b) Based on the radiant intensity of a blackbody radiator at a specific temperature.

4. Which of the following fields does not directly benefit from understanding luminous intensity?

a) Lighting design b) Automotive safety c) Meteorology d) Photography and videography

Answer

c) Meteorology

5. Which of the following is equivalent to one lumen per steradian (lm/sr)?

a) One candela b) One watt c) One lux d) One photon

Answer

a) One candela

Exercise: A Light Show

Task:

You are tasked with designing a stage light for a concert. You have two options:

Light Source A: Emits 1000 lumens and has a luminous intensity of 250 candelas.
Light Source B: Emits 500 lumens and has a luminous intensity of 200 candelas.

Questions:

Which light source emits a brighter beam in a specific direction?
Which light source would be more suitable for illuminating the entire stage with a diffused light?
Explain your reasoning for choosing each light source.

Exercice Correction

1. **Light Source A** has a higher luminous intensity (250 candelas) compared to Light Source B (200 candelas), indicating that it emits a brighter beam in a specific direction. 2. **Light Source B** would be more suitable for illuminating the entire stage with diffused light. This is because it emits a lower luminous intensity, which means it spreads the light over a wider area, creating a more diffused effect. 3. **Reasoning:** Luminous intensity measures the brightness of light in a specific direction. A higher luminous intensity signifies a more focused beam. For illuminating the stage with diffused light, a lower luminous intensity, like that of Light Source B, is preferable to spread the light more evenly.

Books

"Light and Lighting" by John S. Preston - A comprehensive text covering the principles of light and lighting, including a detailed discussion of luminous intensity and the candela.
"Light and its Measurement" by James W. T. Walsh - A classic work that explains the fundamentals of photometry, covering the definition and application of the candela.
"Fundamentals of Light and Lighting" by Michael S. Rea - Provides a balanced overview of light and lighting, with a dedicated chapter on photometry and the candela.

Articles

"The Candela: A History and Definition" by the National Institute of Standards and Technology (NIST) - A detailed article discussing the history and evolution of the candela, including its modern definition.
"The Physics of Light and Color" by David A. Palmer - A comprehensive overview of the physics of light, including a discussion of the candela and its role in photometry.
"Photometry: The Science of Light Measurement" by the Illuminating Engineering Society (IES) - A thorough exploration of photometry, covering the candela and its application in various fields.

Online Resources

NIST website: https://physics.nist.gov/cuu/Units/cd.html - Provides the official definition of the candela and its relation to other SI units.
Wikipedia entry for "Candela": https://en.wikipedia.org/wiki/Candela - A detailed overview of the candela, its history, and its applications.
The International Bureau of Weights and Measures (BIPM) website: https://www.bipm.org/en/measurement-units/ - Provides information on the international system of units (SI), including the candela.

Search Tips

Use specific search terms like "candela definition," "candela history," "candela applications," or "candela in lighting."
Use quotation marks around specific phrases, like "luminous intensity" or "candlepower," to find more relevant results.
Combine keywords with relevant fields, such as "candela + photography" or "candela + astronomy."
Use advanced search operators like "site:" to limit your search to specific websites, like "site:nist.gov candela" or "site:wikipedia.org candela."