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Definición de Intensidad Luminosa
¿Qué es intensidad luminosa? En fotometría, la intensidad luminosa es una medida de la potencia ponderada en longitud de onda emitida por una fuente de luz en una dirección particular por unidad de ángulo sólido, basada en la función de luminosidad, un modelo estandarizado de la sensibilidad del ojo humano.
La unidad base de intensidad luminosa es la candela (cd), una unidad base SI (Sistema Internacional).
La fotometría se ocupa de la medición de la luz visible según lo percibido por los ojos humanos. El ojo humano solo puede ver la luz en el espectro visible y tiene diferentes sensibilidades a la luz de diferentes longitudes de onda dentro del espectro.
Cuando se adapta a condiciones de luz brillante (visión fotópica), el ojo es más sensible a la luz amarilla verdosa a 555 nm. La luz con la misma intensidad radiante en otras longitudes de onda tiene una intensidad luminosa más baja. La curva que mide la respuesta del ojo humano a la luz es un estándar definido, conocido como función de luminosidad.
Esta curva se basa en un promedio de datos experimentales ampliamente diferentes de científicos que utilizan diferentes técnicas de medición. Por ejemplo, las respuestas medidas del ojo a la luz violeta pueden variar por un factor de diez según diferentes estudios.
Unidad de Intensidad Luminosa
Al igual que otras unidades base del SI, la candela tiene una definición operacional: se define por la descripción de un proceso físico que producirá una candela de intensidad luminosa. Por definición, si uno construye una fuente de luz que emite luz verde monocromática con una frecuencia de 540 THz, y que tiene una intensidad radiante de 1/683 vatios por estereorradián en una dirección dada, esa fuente de luz emitirá una candela en la dirección especificada.
La frecuencia de la luz utilizada en la definición corresponde a una longitud de onda en un vacío de 555 nm, que está cerca del pico de la respuesta del ojo a la luz. Si la fuente se emitiera de manera uniforme en todas las direcciones, el flujo radiante total sería de aproximadamente 18,40 mW, ya que hay 4π estereorradianes en una esfera. Una vela típica produce aproximadamente una candela de intensidad luminosa.
Antes de la definición de la candela, se utilizaron una diversa variedad de unidades para intensidad luminosa en diferentes países. Estos se basaban normalmente en el brillo de la llama de una «vela estándar» de composición definida, o el brillo de un filamento incandescente de diseño específico. Uno de los más conocidos de estos estándares fue el estándar inglés: Candlepower (poder de vela) o bujía.
Una candela era la luz producida por una vela de espermaceti puro que pesaba unos 72 gr y se quemaba a una velocidad de 120 granos por hora. Alemania, Austria y Escandinavia utilizaron el Hefnerkerze, una unidad basada en la salida de una lámpara Hefner.
En 1881, Jules Violle propuso el Violle como una unidad de intensidad luminosa, y fue notable como la primera unidad de intensidad de luz que no dependía de las propiedades de una lámpara en particular. Todas estas unidades fueron reemplazadas por la definición de la candela.
Relación con Otras Medidas
La intensidad luminosa no debe confundirse con otra unidad fotométrica, el flujo luminoso, que es la potencia percibida total emitida en todas las direcciones. La intensidad luminosa es la potencia percibida por unidad de ángulo sólido.
Si una lámpara tiene una bombilla de 1 lumen y la óptica de la lámpara están configurados para enfocar la luz de manera uniforme en un 1 haz estereorradián, entonces el haz tendría una intensidad luminosa de 1 candela. Si se cambiaran las ópticas para concentrar el haz en 1/2 estereorradián, entonces la fuente tendría una intensidad luminosa de 2 candelas. El haz resultante es más estrecho y brillante, aunque su flujo luminoso permanece sin cambios.
La intensidad luminosa tampoco es lo mismo que la intensidad radiante, la cantidad física objetiva correspondiente utilizada en la ciencia de la medición de la radiometría.
Términos Utilizados
Candela
La candela (símbolo: cd) es la unidad base de la intensidad luminosa en el Sistema Internacional de Unidades (SI); es decir, la potencia luminosa por unidad de ángulo sólido emitida por una fuente de luz puntual en una dirección particular.
Fotometría
La fotometría es la ciencia de la medición de la luz, en términos de su brillo percibido para el ojo humano.
Longitud de Onda
La longitud de onda es la distancia entre dos puntos adyacentes idénticos en una onda. Normalmente se mide entre dos puntos fácilmente identificables, como dos crestas o canales adyacentes en una forma de onda.
Espectro Visible
El espectro visible es la porción del espectro electromagnético que es visible para el ojo humano. La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se llama luz visible o simplemente luz. El espectro no contiene todos los colores que el ojo humano y el cerebro pueden distinguir.
Lumen
En el pasado, se ha utilizado como la potencia para evaluar el brillo de una lámpara. El vataje es simplemente una medida de la cantidad de energía consumida. La salida de luz, por otro lado, es una medida del flujo luminoso o, simplemente, el brillo de la lámpara. Se mide en LUMENS.
Estereorradián
Un esteradiano está relacionado con el área de superficie de una esfera. De la misma manera, un radián está relacionado con la circunferencia de un círculo.
Haz
Un haz de luz es una proyección direccional de la energía luminosa que se irradia desde una fuente de luz. La luz solar forma un haz de luz (un rayo de sol) cuando se filtra a través de medios como nubes, follaje o ventanas.
Radiometría
La radiometría es un conjunto de técnicas para medir la radiación electromagnética, incluida la luz visible.
Monocromático
Luz monocromática significa literalmente luz de un solo color. En términos científicos, significa luz de una sola longitud de onda. La luz es un término para las partes visibles y casi visibles de la radiación electromagnética. El término monocromático proviene de las palabras griegas mono, que significa solo, y croma, que significa color.
Filamento
El filamento es la parte de la bombilla que produce la luz. Los filamentos de las bombillas incandescentes están hechos de tungsteno. Cuando la corriente eléctrica pasa a través del filamento, el filamento brilla. También puede ser conocido como el elemento emisor de electrones en un tubo de vacío.
Bujía
La bujía es una unidad de medida de intensidad luminosa, actualmente en desuso, equivalente a 1,018 candelas. Expresa niveles de intensidad luminosa en relación a la luz emitida por una vela de un cierto tamaño y componentes.
Vela de Espermaceti
El espermaceti es una sustancia cerosa que se encuentra en las cavidades de la cabeza del cachalote (y, en cantidades más pequeñas, en los aceites de otras ballenas). Spermaceti se crea en el órgano espermaceti dentro de la cabeza de la ballena. Este órgano puede contener hasta 1.900 litros de espermaceti.
Entre diferentes usos se ha utilizado a lo largo de la historia como combustible en lámparas de aceite y en la fabricación de velas.
Lámpara Hefner
La lámpara Hefner, o en alemán Hefnerkerze, es una lámpara de llama utilizada en fotometría que quema acetato de amilo. La lámpara fue inventada por Friedrich von Hefner-Alteneck en 1884 y propuso su uso como una llama estándar para fines fotométricos con una unidad de intensidad luminosa de Hefnerkerze (HK).
NM
El nanómetro (símbolo SI: nm) es una unidad de longitud en el sistema métrico, igual a una billonésima parte de un metro.
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