Svetlost

Svêtlost (tudi svetlóst ali svètlost, oznaki $L\!\,$ ali $B\!\,$ ) je fizikalna in fotometrična količina, ki meri skupni svetlobni tok, padajoč na površino ali ga oddaja enota površine v prostorski kot, oziroma svetilnost na enoto površine svetlobe, ki potuje v dani smeri. Opisuje količino svetlobe, ki potuje skozi določeno površino in je izsevana ali odbita ter pada znotraj danega kota.

.

Definicija

Svetlost je določena s:

L={\frac {\partial ^{2}{\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{\partial S\,\partial {\mathit {\Omega }}\,\cos \theta }}\!\,,

kjer je:

$L\!\,$ – svetlost v cd/m²
${\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}\!\,$ – svetlobni tok v lumnih, ki zapušča površino $\partial S\!\,$ v poljubni smeri znotraj prostorskega kota $\partial {\mathit {\Omega }}\!\,$
$\theta \!\,$ – kot med pravokotnico na površino in določeno smerjo poti svetlobe
$S\!\,$ – površina v m²
${\mathit {\Omega }}\!\,$ – prostorski kot v steradianih

Enote za svetlost

Enote v sistemu SI

Enota za svetlost je kandela na kvadratni meter (cd/m²). Imenujejo jo tudi nit (oznaka nt).

Enote zunaj sistema SI

V sistemu CGS (sistem enot centimeter-gram-sekunda) je enota za merjenje svetlosti stilb (oznaka sb), ki je enak 1 kandeli na kvadratni centimeter, kar je 10 kcd/m². Uporablja se tudi enota lambert (onaka lb), ki je 1/π cd/cm² ali približno 3183 cd/m². Dandanes manj znani enoti sta še apostilb, ki je 1/π ⋅ 10⁻⁴ sb ali 0,3199nt ali 10⁻⁴ lb in footlambert z oznako fL ali fl (1/π kandela na kvadratni čevelj, največ se uporablja v ZDA).

Opis

S svetlostjo se običajno okarakterizira izsev ali odboj z ravnih, difuznih površin. Svetlost označuje koliko svetlobne moči, oziroma toka, bo zaznalo oko, ki gleda na površino iz določenega kota. Svetlost je tako pokazatelj kako svetla se bo zdela površina. V tem primeru je obravnavani prostorski vidi očesna zenica. Svetlost se rabi v video industriji za karakterizacijo svetlosti zaslonov. Tipični računalniški zaslon odda od 50 do 300 cd/m². V poldnevu je svetlost Sonca približno 1,6 ⋅ 10⁹ cd/m².^[1]

V geometrijski optiki je svetlost invarianta. To pomeni, da je svetlost idealnega optičnega sistema na izhodu enaka vhodni svetlosti. Za realne, pasivne, optične sisteme, je svetlost enaka vsaj vhodni. Če se na primer vzame leča za tvorjenje slike, ki je manjša kot izvor, se svetlobni tok skonscentrira na manjšo površino, kar pomeni, da je svetlost večja pri sliki. Vendar svetloba v ravnini slike zapolni večji prostorski kot, in je zaradi tega svetlost enaka, če se privzame, da v leči ni izgub. Slika ne more biti nikoli »svetlejša« od vira.

Zgledi

Vrednosti za nekatere svetlosti^[2]
vir	svetlost [cd/m²]
astronomski viri
oblačno nočno nebo, brez Lune	10⁻⁴
najtemnejše nebo	4 ⋅ 10⁻⁴
jasno temno nebo, brez Lune	10⁻³
temno nebo, polna Luna	10⁻²
jasno nebo 1/2 ure po Sončevem zahodu	0,1
jasno nebo 1/4 ure po Sončevem zahodu	1
oblačno nebo ob Sončevem zahodu	10
sivo nebo ob poldnevu	10²
oblačno nebo ob poldnevu	10³
Luna	2,6 ⋅ 10³
povprečno jasno nebo	8 ⋅ 10³
jasno nebo ob poldnevu	10⁴
Sončeva ploskev	1,6 ⋅ 10⁹
strela	8 ⋅ 10⁸
praktični viri
najmanjši nivo vidnosti (človek)	3 ⋅ 10⁻⁶
veljavni skotopični vid (človek)	< 0,003
veljavni fotoptični vid (človek)	> 3
zelena elektroluminiscenca	25
hladno bela fluorescenca T8	10⁴
acetilenski gorilnik	10⁵
60 W znotraj matirana svetilka	1,2 ⋅ 10⁵
sveča	6 ⋅ 10⁵
natrijeva parna svetilka	7 ⋅ 10⁵
visokotlačna živosrebrna parna svetilka	1,5 ⋅ 10⁶
volframova žarilna nitka	8 ⋅ 10⁶
krater navadnega ogljikovega loka	1,6 ⋅ 10⁸
krater talilnega ogljikovega loka	10⁹
atomska fuzijska bomba	10¹²

Sklici

↑ »Luminance«. Lighting Design Glossary (v angleščini). Pridobljeno 13. aprila 2009.
↑ »Introduction to Radiometry« (PDF) (v angleščini). Pridobljeno 18. junija 2024.

Zunanje povezave

Pretvornik v različne enote svetlosti (angleško)
Nekatere enote za svetlost Arhivirano 2012-01-27 na Wayback Machine. (angleško)
Različne enote za svetlost in pretvarjanje [(angleško)

Pregled fotometričnih količin in enot SI
p • p • u • z
količina			enota SI		razsežnost ^[a]	opombe
ime	oznaka^[b]	definicija	ime	oznaka	razsežnost ^[a]	opombe
svetlobna energija	$Q_{\rm {v}}\!\,$ , $W\!\,$	${\textstyle Q_{\rm {v}}=\int \!{\mathit {\Phi _{\rm {v}}}}(t)\,\mathrm {d} t\!\,}$	lumensekunda	lm⋅s	${\mathsf {T}}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	lumensekunda se včasih imenuje talbot.
gostota svetlobne energije	$\omega _{\rm {v}}\!\,$	${\textstyle \omega _{\rm {v}}={\frac {\partial Q_{\rm {v}}}{\partial V}}\!\,}$	lumensekunda na kubični meter	lm⋅s/m³	${\mathsf {L}}^{-3}\cdot {\mathsf {T}}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	svetlobna energija na enoto prostornine
svetlobni tok svetlobna moč	${\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}\!\,$ , $P\!\,$ , $F\!\,$	${\textstyle {\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}=\!\int {\frac {\partial {\mathit {\Phi }}_{\rm {e}}(\lambda )}{\partial \lambda }}K(\lambda )\,\mathrm {d} \lambda \!\,}$	lumen (= kandela steradian)	lm (= cd⋅sr)	${\mathsf {J}}\!\,$	svetlobna energija na časovno enoto
svetilnost svetlobna jakost	$I_{\rm {v}}\!\,$	${\textstyle I_{\rm {v}}={\frac {\partial {\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{\partial {\mathit {\Omega }}}}\!\,}$	kandela (= lumen na steradian)	cd (= lm/sr)	${\mathsf {J}}\!\,$	osnovna enota SI. Svetlobni tok na enoto prostorskega kota.
svetlost	$L_{\rm {v}}\!\,$	${\textstyle L_{\rm {v}}={\frac {1}{\cos \theta }}{\frac {\partial ^{2}{\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{\partial {\mathit {\Omega }}\,\partial S}}\!\,}$	kandela na kvadratni meter	cd/m² (= lm/(sr⋅m²))	${\mathsf {L}}^{-2}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	svetlobni tok na enoto prostorskega kota na enoto projicirano površino vira. Kandela na kvadratni meter se zunaj SI včasih imenuje nit.
osvetljenost	$E_{\rm {v}}\!\,$	${\textstyle E_{\rm {v}}={\frac {\partial {\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{\partial S}}\!\,}$	luks (= lumen na kvadratni meter)	lx (= lm/m²)	${\mathsf {L}}^{-2}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	za osvetljenost površine. Vpadni svetlobni tok na površino.
gostota svetlobnega toka	$j_{\rm {v}}\!\,$	${\textstyle j_{\rm {v}}={\frac {\partial {\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{\partial S}}\!\,}$	lumen na kvadratni meter	lm/m²	${\mathsf {L}}^{-2}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	svetlobni tok oddan, odbit in prenešen na površino na enoto površine.
svetlobna eksitanca svetlobna emitanca	$M_{\rm {v}}\!\,$	${\textstyle M_{\rm {v}}={\frac {\partial {\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{\partial S}}\!\,}$	lumen na kvadratni meter	lm/m²	${\mathsf {L}}^{-2}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	oddani svetlobni tok s površine
osvetlitev (svetlobna) ekspozicija	$H_{\rm {v}}\!\,$	${\textstyle H_{\rm {v}}=\int \!E_{\rm {v}}(t)\,\mathrm {d} t\!\,}$	luks sekunda	lx⋅s	${\mathsf {L}}^{-2}\cdot {\mathsf {T}}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	časovno integrirana osvetljenost
svetlobni izkoristek (sevanja)	$K\!\,$	${\textstyle K(\lambda )={\frac {{\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{{\mathit {\Phi }}_{\rm {e}}}}\!\,}$	lumen na vat	lm/W	${\mathsf {L}}^{-1}\cdot {\mathsf {L}}^{-2}\cdot {\mathsf {T}}^{3}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	razmerje med svetlobnim tokom in sevalnim tokom. Znaša lahko do 683,002.
svetlobni izkoristek (vira)	$\eta \!\,$ , $\eta _{\rm {v}}\!\,$ , $\rho \!\,$	${\textstyle \eta ={\frac {{\mathit {\Phi }}_{\rm {v}}}{P}}\!\,}$	lumen na vat	lm/W	${\mathsf {L}}^{-1}\cdot {\mathsf {L}}^{-2}\cdot {\mathsf {T}}^{3}\cdot {\mathsf {J}}\!\,$	razmerje med svetlobnim tokom in porabo energije
svetlobna učinkovitost svetlobni koeficient	$V\!\,$				1	svetlobni izkoristek, normaliziran z največjim možnim izkoristkom
Glej tudi: mednarodni sistem enot (SI) fotometrija radiometrija

↑ Simboli v tem stolpcu označujejo razsežnosti. » ${\mathsf {L}}\!\,$ «, » ${\mathsf {T}}\!\,$ « in » ${\mathsf {J}}\!\,$ « pomenijo dolžino, čas in svetilnost, ne pa simbole za enote liter, tesla in džul.
↑ Organizacije za standardizacijo priporočajo, da se fotometrične količine označijo z indeksom »v« (za »vizualno«), da bi se izognilo zamenjavi z radiometričnimi ali fotonskimi količinami. Na primer: USA Standard Letter Symbols for Illuminating Engineering USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967

[1] »Luminance«. Lighting Design Glossary (v angleščini). Pridobljeno 13. aprila 2009.

[spl00-2] »Introduction to Radiometry« (PDF) (v angleščini). Pridobljeno 18. junija 2024.

[note-dimension-symbol-3] Simboli v tem stolpcu označujejo razsežnosti. » ${\mathsf {L}}\!\,$ «, » ${\mathsf {T}}\!\,$ « in » ${\mathsf {J}}\!\,$ « pomenijo dolžino, čas in svetilnost, ne pa simbole za enote liter, tesla in džul.

[note-suffix-v-4] Organizacije za standardizacijo priporočajo, da se fotometrične količine označijo z indeksom »v« (za »vizualno«), da bi se izognilo zamenjavi z radiometričnimi ali fotonskimi količinami. Na primer: USA Standard Letter Symbols for Illuminating Engineering USAS Z7.1-1967, Y10.18-1967

[1]

[2]

[a]

[b]