La llum, igual que les ones de ràdio, els raigs X o els gamma és una forma d'energia. Si l'energia es mesura en joules (J) en el sistema internacional, per a què necessitem noves unitats? La raó és més simple del que sembla:
No tota la llum emesa per una font arriba a l'ull i produeix sensació lluminosa, ni tota l'energia que consumeix, per exemple, una bombeta es converteix en llum.
Tot això s'ha d'avaluar d'alguna manera i per a això definirem noves magnituds: el flux lluminós, la intensitat lluminosa, la il · luminació, la luminància, el rendiment o eficiència lluminosa i la quantitat de llum.
Per fer-nos una primera idea considerarem dues bombetes, una de 25 W i una altra de 60 W. Està clar que la de 60 W donarà una llum més intensa. Doncs bé, aquesta és la idea: quin llueix més? o dit d'una altra manera quant llueix cada bombeta?
Bombeta de 25 W Bombeta de 60 W
Quan parlem de 25 W o 60 W ens referim només a la potència consumida per la bombeta de la qual només una part es converteix en llum visible, és l'anomenat flux lluminós. Podríem mesurar en watts (W), però sembla més senzill definir una nova unitat, el lumen, que prengui com a referència la radiació visible. Empíricament es demostra que a una radiació de 555 nm de 1 W de potència emesa per un cos negre li corresponen 683 lumen.
Es defineix el flux lluminós com la potència (W) emesa en forma de radiació lluminosa a la que l'ull humà és sensible. El seu símbol és i la seva unitat és el lumen (lm). A la relació entre watts i lúmens se l'anomena equivalent lluminós de l'energia i equival a:
1 watt-llum a 555 nm = 683 lm
Flux lluminós Símbol:
Unitat: lumen (lm)
El flux lluminós ens dóna una idea de la quantitat de llum que emet una font de llum, per exemple una bombeta, en totes les direccions de l'espai. Per contra, si pensem en un projector és fàcil veure que només il.lumina en una direcció. Sembla clar que necessitem conèixer com es distribueix el flux en cada direcció de l'espai i per això definim la intensitat lluminosa.
Flux lluminós. Intensitat lluminosa.
Diferència entre flux i intensitat lluminosa.
Es coneix com a intensitat lluminosa al flux lluminós emès per unitat d'angle sòlid en una direcció concreta. El seu símbol és I i la seva unitat la candela (cd).
Intensitat lluminosa Símbol: I Intensitat lluminosa.
Unitat: candela (cd)
"Il · luminància" (Il·luminació)Potser hagi jugat mai a il • luminar amb una llanterna objectes situats a diferents distàncies. Si es posa la mà davant de la llanterna podem veure aquesta fortament il luminada per un cercle petit i si es lumina una paret llunyana el cercle és gran i la llum feble. Aquesta senzilla experiència recull molt bé el concepte d'il·luminació.
Objecte proper i llunyà.
Concepte d'il · luminància.
Es defineix il·luminació (="il·luminància") com el flux lluminós rebut per una superfície. El seu símbol és E i la seva unitat el lux (lx) que és un lm/m2.Il · luminància
Símbol: E Lux.
Unitat: lux (lx)
Existeix també una altra unitat, el foot-candle (fc), utilitzada en països de parla anglesa la relació amb el lux és:
1 fc 10 lx
1 lx 0,1 fc
En
l'exemple de la llanterna ja vam poder veure que la il · depèn de la
distància del focus a l'objecte il luminat. És una cosa similar al que
passa quan sentim allunyar-se a un cotxe, al principi es sent alt i
clar, però després va disminuint fins a perdre's. El que passa amb la il
· es coneix per la llei inversa dels quadrats que relaciona la
intensitat lluminosa (I) i la distància a la font. Aquesta llei només és
vàlida si la direcció del raig de llum incident és perpendicular a la
superfície.La il·luminació ("iluminancia") és allò que mesurem amb l'exposímetre de mà quan fem servir el tipus de mesura incident.
Llei del cosinus.
A la component horitzontal de la il · (EH) se li coneix com la llei del cosinus. És fàcil veure que si = 0 ens queda la llei inversa dels quadrats. Si expressem EH i EV en funció de la distància del focus a la superfície (h) ens queda:
En general, si un punt està il.luminat per més d'un llum la seva il · total és la suma de les il · rebudes:
Fins ara hem parlat de magnituds que informen sobre propietats de les fonts de llum (flux lluminós o intensitat lluminosa) o sobre la llum que arriba a una superfície (il ·). Però no hem dit res de la llum que arriba a l'ull que al cap ia la fi és la que veiem. D'això tracta la luminància. Tant en el cas que vegem un focus lluminós com en el que vegem llum reflectida procedent d'un cos la definició és la mateixa.
Es diu luminància a la relació entre la intensitat lluminosa i la superfície aparent vista per l'ull en una direcció determinada. El seu símbol és L i la seva unitat és la cd/m2. També és possible trobar altres unitats com el stilb (1 sb = 1 cd/cm2) o la nit (1 nt = 1 cd/m2).
Luminància
Símbol: L Luminància.
Unitat: cd/m2
És important destacar que només veiem luminàncies, no Il · luminància.
La luminància d'una escena depèn de la il·luminació i la reflectància de cada objecte, i és allò que mesurem amb l'exposímetre de mà quan apliquem el tipus de medició reflectida, el mateix tipus de medició que fa servir l'exposímetre incorporat a la nostra càmera fotogràfica.
Rendiment lluminós o eficiència lluminosa
Ja esmentem en parlar del flux lluminós que no tota l'energia elèctrica consumida per un llum (bombeta, fluorescent, etc.) Es transformava en llum visible. Part es perd per calor, part en forma de radiació no visible (infraroig o ultraviolada), etc.
Per fer-nos una idea de la porció d'energia útil definim el rendiment lluminós com el quocient entre el flux lluminós produït i la potència elèctrica consumida, que ve amb les característiques de les làmpades (25 W, 60 W. ..). Mentre més gran sigui millor serà la llum i menys gastarà. La unitat és el lumen per watt (lm / W).
Rendiment lluminós
Símbol: Fórmula rendiment.
Unitat: lm / W
Quantitat de llum
Aquesta magnitud només té importància per conèixer el flux lluminós que és capaç de donar un flash fotogràfic o per comparar diferents làmpades segons la llum que emeten durant un cert període de temps. El seu símbol és Q i la seva unitat és el lumen per segon (lm · s).
Quantitat de llum
Q = · t Símbol: Q
Unitat: lm · s
