Svjetljivost

Svjetljivost, svjetloća ili luminancija (oznaka L_s) je fotometrijska fizikalna veličina, količnik svjetlosne jakosti Is širokoga plošnog izvora svjetlosti i ploštine P projekcije svjetleće plohe izvora okomite na smjer gledanja:

${\displaystyle L_{s}={\frac {I_{s}}{P}}}$

Za sekundarne izvore svjetljivost ovisi o faktoru refleksije. Mjerna jedinica svjetljivosti jest kandela po četvornom metru (cd/m²). Primjerice, svjetljivost je zaslona računala između 50 i 300 cd/m², a svjetljivost Sunčeva diska u podne oko 1,6 × 10⁹ cd/m².^[1]

Gledamo li direktno u nezaklonjenu električnu žarulju, ona nam blješti i brzo zamara očni živac, te čovjek gubi sposobnost razabiranja okolnih predmeta. Svaka površina koja svijetli, bez obzira na to je li ona sama izvor svjetlosti ili odbija (reflektira) svjetlo, ima izvjesnu svjetloću. Ta svjetloća može biti velika ili malena. Svjetloća Sunca je tako velika da u njega ne možemo gledati.^[2]

Pod svjetloćom L_s neke plohe P razumijeva se omjer između jakosti svjetlosti u dotičnom smjeru i projekcije te plohe na ravninu koja je okomita na zrake svjetlosti. Matematički se to može opisati kao:

${\displaystyle P'=P\cdot \cos \theta }$

gdje je P’ za promatrača prividna veličina svjetleće plohe P. Pa je:

${\displaystyle L_{s}={\frac {I_{s}}{P\cdot \cos \theta }}}$

Najveća će biti svjetloća kada je θ = 0, to jest u smjeru gledanja, koji je okomit na plohu. Mjerna jedinica za svjetloću je 1 nit (nt). Nit je svjetloća svjetleće plohe od 1 m², koja u okomitom smjeru emitira jakost od 1 kandele. Prema tome:

${\displaystyle 1\ \mathrm {nt} =1\ {\frac {\mathrm {cd} }{\mathrm {m} ^{2}}}}$

Veća jedinica je 1 stilb (sb):

${\displaystyle 1\ \mathrm {sb} =1\ {\frac {\mathrm {cd} }{\mathrm {cm} ^{2}}}=10\,000\ \mathrm {nt} }$

Podrobniji članak o temi: Fotometrija

Fotometrija je grana optike koja se bavi mjerenjem svojstava svjetlosti (svojstava izvora svjetlosti, svjetlosnoga toka i osvjetljenja površina). Povijesna fotometrijska mjerenja obavljana su s pomoću ljudskoga oka, a suvremena fotometrijska mjerenja, iako koriste elektroničke fotometre, prilagođena su osjetljivosti ljudskoga oka. Obuhvaćaju samo onaj dio spektra elektromagnetskih valova koji zamjećuje ljudsko oko, to jest ograničena su na valne duljine od približno 380 do 780 nm. Kako ljudsko oko nije jednako osjetljivo na sve valne duljine vidljive svjetlosti, za svaku se valnu duljinu s pomoću fotometrijskoga ekvivalenta i funkcije osjetljivosti vida određuje ekvivalentna vrijednost standardnog promatrača (prema Međunarodnoj organizaciji za normizaciju ISO). Mjerenjima svojstava cjelokupnoga elektromagnetskoga spektra bavi se radiometrija.^[3]

Količina svjetlosti koju točkasti izvor svjetlosti šalje (emitira) u prostor u svim pravcima u jednoj sekundi, naziva se svjetlosni tok ili luminacijski fluks. Opkolimo li točkasti izvor svjetlosti jakosti 1 kandele (cd) kuglom promjera 1 metar (m), onda je količina svjetlosti što prolazi kroz 1 m² kugle mjerna jedinica za svjetlosni tok i zove se 1 lumen (lm). Prostorni kut koji pripada ploštini od 1 m² je jedinični prostorni kut i zove se steradijan (sr). Budući da je ploština kugle 4r²π, to je ploština jedinične kugle (r = 1 m) jednaka 4π ili 12,57 m². Znači kugla polumjera 1 m ima 12,57 steradijana. Prema tome možemo reći: 1 lumen je onaj svjetlosni tok koji daje točkasti izvor svjetlosti od 1 kandele u prostorni kut od 1 steradijana.

Ako izvor svjetlosti šalje svjetlost t sekunda, onda je ukupna količina svjetlosti koju on daje jednaka umnošku vremena:

${\displaystyle Q_{s}=\Phi _{s}\cdot t}$

Svjetlosna energija mjeri se lumensekundama ili lumen sekundama (lm∙s) ili lumensatima (lm∙ h). Kako izvor svjetlosti jakosti 1 kandela šalje u 1 steradijan tok svjetlosti od 1 lumen, to će kroz ploštinu od 4π = 12,57 m² slati svjetlosni tok 12,57 lm. Općenito, izvor svjetlosti jakosti (svjetlosna jakost) I_s (u kandelama) dat će svjetlosni tok (u lumenima):

${\displaystyle \Phi _{s}=4\cdot \pi \cdot I_{s}}$

a odatle je svjetlosna jakost (u kandelama):^[2]

${\displaystyle I_{s}={\frac {4\cdot \pi }{\Phi _{s}}}\ }$