Luce
Misurare la luce: radiometria e fotometria
Quanto è «forte» la luce? Ci sono due risposte: una risposta fisica in energia e una risposta che tiene conto dell’occhio umano. Per gli schermi conta la seconda. Questo articolo spiega la differenza, con lumen, candela, lux e nit.
Si può «misurare» la luce in due modi. Il primo conta semplicemente quanta energia c’è nella luce, come farebbe un apparecchio. Il secondo guarda quanto la luce appare brillante ai nostri occhi.
Questi due non sono la stessa cosa! Il nostro occhio vede alcuni colori molto meglio di altri. Per questo, per gli schermi, usiamo sempre il secondo modo: misurare come lo vede un essere umano.
Esistono due sistemi di misura dell’intensità della luce. La radiometria misura l’energia radiante pura, espressa in watt o joule, indipendentemente dall’occhio. La fotometria misura la stessa energia, ma ponderata secondo come l’occhio umano vi reagisce. Per i display, la fotometria è il metodo giusto.
Quattro grandezze fotometriche
| Grandezza | Unità | Cosa indica |
|---|---|---|
| Flusso luminoso | lumen (lm) | Quantità totale di luce che una sorgente emette in tutte le direzioni. |
| Intensità luminosa | candela (cd) | Quanta luce va in una determinata direzione. |
| Illuminamento | lux (lx) | Quanta luce arriva su una superficie. |
| Luminanza | cd/m² (nit) | Quanto una superficie appare brillante: ciò che più si avvicina alla «luminosità». |
Perché la fotometria per gli schermi
Uno schermo è fatto per essere guardato da persone. Per questo esprimiamo la luminosità in nit (cd/m²), una grandezza fotometrica. Così si confrontano gli schermi in un modo che corrisponde a ciò che un osservatore vede davvero, invece che con energia invisibile.
La radiometria quantifica l’energia radiante in unità fisiche assolute (flusso radiante in watt, intensità radiante in W/sr, irradiamento in W/m², radianza in W/sr/m²). La fotometria pondera ogni grandezza radiometrica con la funzione di visibilità fotopica V(λ), che ha il picco a 555 nm. In questo modo, ogni grandezza radiometrica ottiene una controparte fotometrica.
Le quattro grandezze fotometriche del SI
| Grandezza | Simbolo | Unità SI | Controparte radiometrica |
|---|---|---|---|
| Flusso luminoso | Φv | lumen (lm) | Flusso radiante (W) |
| Intensità luminosa | Iv | candela (cd = lm/sr) | Intensità radiante (W/sr) |
| Illuminamento | Ev | lux (lx = lm/m²) | Irradiamento (W/m²) |
| Luminanza | Lv | cd/m² (nit) | Radianza (W/sr/m²) |
La candela è un’unità base del SI. L’illuminamento segue la legge dell’inverso del quadrato: E = I / d². Una sorgente puntiforme di 36 cd produce a 3 m un illuminamento di 36/3² = 4 lux.
La riflessione chiude la catena
Su una superficie, la riflessione collega l’illuminamento incidente (lux) alla luminanza riflessa (cd/m²): il coefficiente di riflessione è il rapporto tra luminanza e illuminamento. Negli schermi da esterno questo è cruciale: la luce solare incidente (decine di migliaia di lux) viene riflessa in parte e abbassa il contrasto effettivo. Da qui la combinazione di un’alta luminanza propria con superfici dello schermo nere a bassa riflessione.