§ 72. Единицы световых величин

В системе световых единиц за исходную величину принята единица силы света. Эта единица имеет условный характер: в качестве единицы силы света принята сила света некоторого эталонного источника. Таким источником, дающим силу света , вначале условились считать пламя свечи, изготовленной строго стандартным образом. Однако этот эталонный источник оказался мало удобным, так как даваемая им сила света несколько изменяется по мере образования «нагара» и, кроме того, зависит от температуры и влажности воздуха. Для установления эталона силы света было предложено много других источников, в частности эталонные электрические лампы накаливания, образцы которых хранятся в крупных государственных измерительных лабораториях и контролируются взаимными сравнениями.

Единица силы света называется канделой  — от латинского слова candela, что означает свеча. Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего излучение частоты  (длина волны в вакууме ), энергетическая сила света которого в этом направлении составляет . Кандела является одной из основных единиц Международной системы единиц .

Эталоны в виде электрических ламп не являются достаточно постоянными и в случае их порчи не могут быть точно воспроизведены. Поэтому международным соглашением введен новый эталон, который можно точно воспроизвести. Он представляет собой специально устроенный сосуд, в котором расплавляется химически чистая платина; в платину вставлена тугоплавкая узкая трубочка, раскаляемая до температуры платины. Свет испускается внутренней полостью трубочки через ее открытый конец. При затвердевании чистой платины температура ее имеет строго определенное значение, равное . Сила света, излучаемого при этой температуре в направлении оси трубочки с поверхности, равной , будет строго определенной. Эта сила света равна одной канделе.

За единицу светового потока принят люмен (обозначается ). Люмен есть световой поток, испускаемый точечным источником, сила света которого равна , внутри единичного телесного угла (т. е. угла, равного ). Для излучения, соответствующего максимуму спектральной чувствительности глаза , световой поток равен , если энергетическая сила света равна .

За единицу освещенности принимается освещенность такой поверхности, на  которой падает световой поток , равномерно распределенный по площадке. Эта единица освещенности называется . Освещенность  получается на поверхности сферы радиуса , если в центре сферы помещен точечный источник, сила света которого равна . Приведем значения освещенности для некоторых типичных случаев (табл. 1).

Таблица 1. Освещенность (в люксах) в некоторых типичных случаях

Освещенность под прямыми солнечными лучами в полдень (средние широты)    » при киносъемке в ателье    » на открытом месте в пасмурный день    » в светлой комнате не очень далеко от окна    » на рабочем столе для тонких работ    » необходимая для чтения    » на экране кинотеатра    » от полной Луны    » от ночного неба в безлунную ночь

100000 10000 1000 100 100-200 30-50 20-80 0,2 0,0003

С открытием лазеров, обладающих высокой интенсивностью, появилась возможность создавать значительно большие освещенности, правда, в течение очень малых промежутков времени. Существенную роль играет то свойство лазеров, что они дают излучение с малой расходимостью светового пучка. Благодаря этому все излучение лазера практически можно собрать в пятнышко с площадью около . Небольшой лазер с полной энергией  за вспышку, длящуюся , создает в пределах такого пятнышка в течение вспышки «чудовищно» большую плотность мощности  или . Заметим, что мощность всех электростанций на Земле составляет примерно . Легко подсчитать, что освещенность, создаваемая таким лазером в пределах небольшого пятнышка, для света с длиной волны составляет примерно  лк, т. е. почти в  раз выше, чем максимальная освещенность, даваемая Солнцем.