Luz
Medir a luz: radiometria e fotometria
Quão «forte» é a luz? Há duas respostas: uma resposta física em energia e uma resposta que tem em conta o olho humano. Para os ecrãs, conta a segunda. Este artigo explica a diferença, com lúmen, candela, lux e nit.
Pode-se «medir» a luz de duas formas. A primeira conta apenas quanta energia há na luz, como faria um aparelho. A segunda olha para quão brilhante a luz parece aos nossos olhos.
Estas duas não são a mesma coisa! O nosso olho vê algumas cores muito melhor do que outras. Por isso, para os ecrãs, usamos sempre a segunda forma: medir como um humano vê.
Existem dois sistemas de medição da intensidade da luz. A radiometria mede a energia radiante pura, expressa em watts ou joules, independentemente do olho. A fotometria mede a mesma energia, mas ponderada segundo o modo como o olho humano reage a ela. Para os ecrãs, a fotometria é o método certo.
Quatro grandezas fotométricas
| Grandeza | Unidade | O que indica |
|---|---|---|
| Fluxo luminoso | lúmen (lm) | Quantidade total de luz que uma fonte emite em todas as direções. |
| Intensidade luminosa | candela (cd) | Quanta luz segue numa determinada direção. |
| Iluminância | lux (lx) | Quanta luz chega a uma superfície. |
| Luminância | cd/m² (nit) | Quão brilhante parece uma superfície: o mais próximo de «brilho». |
Porquê a fotometria para os ecrãs
Um ecrã é feito para ser visto por pessoas. Por isso exprimimos o brilho em nits (cd/m²), uma grandeza fotométrica. Assim comparam-se os ecrãs de um modo que corresponde ao que um observador realmente vê, em vez de em energia invisível.
A radiometria quantifica a energia radiante em unidades físicas absolutas (fluxo radiante em watts, intensidade radiante em W/sr, irradiância em W/m², radiância em W/sr/m²). A fotometria pondera cada grandeza radiométrica com a função de eficiência luminosa fotópica V(λ), que atinge o máximo a 555 nm. Deste modo, cada grandeza radiométrica obtém uma contraparte fotométrica.
As quatro grandezas fotométricas do SI
| Grandeza | Símbolo | Unidade SI | Contraparte radiométrica |
|---|---|---|---|
| Fluxo luminoso | Φv | lúmen (lm) | Fluxo radiante (W) |
| Intensidade luminosa | Iv | candela (cd = lm/sr) | Intensidade radiante (W/sr) |
| Iluminância | Ev | lux (lx = lm/m²) | Irradiância (W/m²) |
| Luminância | Lv | cd/m² (nit) | Radiância (W/sr/m²) |
A candela é uma unidade de base do SI. A iluminância segue a lei do inverso do quadrado: E = I / d². Uma fonte pontual de 36 cd produz a 3 m uma iluminância de 36/3² = 4 lux.
A reflexão fecha a cadeia
Numa superfície, a reflexão liga a iluminância incidente (lux) à luminância refletida (cd/m²): o coeficiente de reflexão é a relação entre luminância e iluminância. Nos ecrãs de exterior isto é crucial: a luz solar incidente (dezenas de milhares de lux) é parcialmente refletida e reduz o contraste efetivo. Daí a combinação de uma luminância própria elevada com superfícies de ecrã pretas de baixa reflexão.