Světlo
Měření světla: radiometrie a fotometrie
Jak „silné“ je světlo? Jsou na to dvě odpovědi: fyzikální odpověď v energii a odpověď, která bere v úvahu lidské oko. Pro obrazovky platí ta druhá. Tento článek vysvětluje rozdíl, s lumenem, kandelou, luxem a nitem.
Světlo lze „měřit“ dvěma způsoby. První prostě počítá, kolik energie je ve světle, jak by to udělal přístroj. Druhý se dívá, jak jasné světlo připadá našim očím.
Tyto dva nejsou totéž! Naše oko vidí některé barvy mnohem lépe než jiné. Proto pro obrazovky vždy používáme druhý způsob: měřit tak, jak to vidí člověk.
Existují dva systémy měření intenzity světla. Radiometrie měří čistou zářivou energii, vyjádřenou ve wattech nebo joulech, nezávisle na oku. Fotometrie měří tutéž energii, ale váženou podle toho, jak na ni reaguje lidské oko. Pro displeje je fotometrie správnou metodou.
Čtyři fotometrické veličiny
| Veličina | Jednotka | Co vyjadřuje |
|---|---|---|
| Světelný tok | lumen (lm) | Celkové množství světla, které zdroj vyzařuje do všech směrů. |
| Svítivost | kandela (cd) | Kolik světla míří do jednoho určitého směru. |
| Osvětlení | lux (lx) | Kolik světla dopadá na plochu. |
| Jas | cd/m² (nit) | Jak jasná se plocha jeví: nejblíže „jasu“. |
Proč fotometrie pro obrazovky
Obrazovka se vyrábí proto, aby ji sledovali lidé. Proto jas vyjadřujeme v nitech (cd/m²), fotometrické veličině. Tak se obrazovky srovnávají způsobem, který odpovídá tomu, co pozorovatel skutečně vidí, místo neviditelnou energií.
Radiometrie vyčísluje zářivou energii v absolutních fyzikálních jednotkách (zářivý tok ve wattech, zářivost ve W/sr, ozáření ve W/m², zář ve W/sr/m²). Fotometrie váží každou radiometrickou veličinu fotopickou funkcí světelné účinnosti V(λ), která má maximum při 555 nm. Tím každá radiometrická veličina získává fotometrický protějšek.
Čtyři fotometrické veličiny SI
| Veličina | Symbol | Jednotka SI | Radiometrický protějšek |
|---|---|---|---|
| Světelný tok | Φv | lumen (lm) | Zářivý tok (W) |
| Svítivost | Iv | kandela (cd = lm/sr) | Zářivost (W/sr) |
| Osvětlení | Ev | lux (lx = lm/m²) | Ozáření (W/m²) |
| Jas | Lv | cd/m² (nit) | Zář (W/sr/m²) |
Kandela je základní jednotka SI. Osvětlení se řídí zákonem převrácených čtverců: E = I / d². Bodový zdroj 36 cd vytvoří na 3 m osvětlení 36/3² = 4 luxy.
Odraz uzavírá řetězec
Na povrchu spojuje odraz dopadající osvětlení (luxy) s odraženým jasem (cd/m²): součinitel odrazu je poměr jasu k osvětlení. U venkovních obrazovek je to zásadní: dopadající sluneční světlo (desítky tisíc luxů) se zčásti odráží a snižuje efektivní kontrast. Odtud kombinace vysokého vlastního jasu s černými, málo odrážejícími povrchy obrazovky.