SI-põhiühikute tutvustus: kandela

Kandela

Kandela, sümboliga cd, on SI-süsteemi valgustugevuse põhiühik. Terminit valgustugevus kohtab esmakordselt Suurbritannias 1860. aastal kehtestatud õigusaktis Metropolitan Gas Act ja selle mõõtühiku esialgseks nimetuseks inglise keeles oli candlepower, mille esitas puhtast vaalavõidisest (spermatseedist) valmistatud küünal kaaluga 76 g (1/6 naela), mis põles kiirusega 7,8 g (120 graani) tunnis. Vaalavõidist saadi kašeloti peast ja kunagi kasutati seda materjali kõrge kvaliteediga küünalde valmistamisel.

Kandela on ainuke SI-süsteemi põhiühik, mis on seotud inimese tajuga. Valgust võib mõõta selle erinevatel sagedustel kombineeritud võimsusega (vattides), mis langeb pinnaühikule. See-eest inimese silm ei suuda valguse kõiki värve näha ühtemoodi. Seepärast on valgustugevuse ühik läbi kaalutud inimsilma tundlikkuse mudeliga erinevatele sagedustele: kandela on kiirgusallikast etteantud suunas kiiratud monokromaatse (ühevärvilise) 540⋅10¹² hertsise kiirgussagedusega ja samas suunas 1/683 vatti steradiaani kohta kiirgustugevust omava kiirguse valgustugevus (16. CGPM, 1979).

Pikka aega kasutati küünalt valguse heleduse või intensiivsuse mõõduna. 1909. aastal võeti vastu rahvusvaheline küünla määratlus, mis põhines süsinikust hõõgniidiga lambil. 1948. aastal hakati etalonina kasutama Plancki kiirgurit (musta keha) plaatina tahkumistemperatuuril. Plancki kiirguri keerukuse pärast ja tänu uutele võimalustele teleoptilises radiomeetrias, seoti 1979. aastal ühik kandela valgustugevusega.

Inimese silm on tundlikum rohelisele valgusele, tajudes vähem sinist ja punast värvi. Siiski on silm omamoodi eriline valgusevastuvõtja, olles väga tundlik ka nõrkadele valgusvoogudele: selge ilmaga on silm võimeline nägema põleva tiku leeki kilomeetrite kaugusele.

Vahaküünal

Kandela definitsioon: Kandela, tähis cd, on määratud monokromaatse 540⋅10¹² hertsise kiirgussagedusega kiirgusallika valgusviljakuse K_cd fikseerimisega väärtusel 683 väljendatuna ühiku lm⋅W^-1 abil, mis on võrdne cd⋅sr⋅W^-1 või cd⋅sr⋅kg^-1⋅m^-2 ⋅s³, kus kilogramm on määratletud h, meeter c ja sekund Δν_Cs alusel. Sümboliga h tähistatakse Plancki konstanti, c tähistatakse valguse kiirust vaakumis ja Δν_Cs tähistatakse ¹³³Cs aatomi kahe häirimata põhiseisundi struktuurinivoo vahelisele üleminekule vastavat sagedust.

Talvisel ajal, kui süüdatakse pühadetuled, on hea saada ettekujutust, kui suurt valgustugevust võis etalonküünal kunagi esitada: üksiku tulukese valgustugevus ketis on ligilähedaselt võrdne endisaegse etalonküünla valgustugevusega. Oluline erinevus on aga selles, et kaasaegsed LED põhised tulukesed tarbivad kordi vähem elektrienergiat kui omaaegsed hõõgniidiga lambikesed.

Kas teadsid …

et kandelaga on seotud ka teised SI-süsteemi tuletatud ühikud:

Luumen (lm) – valgusvoo ühik, mis näitab valgusallikast tuleva nähtava valguse hulka. Mingisse ruuminurka kiirguv valgusvoog (lm) võrdub valgustugevuse (cd) ja ruuminurga (sr) korrutisega:
1 lm = 1 cd × 1 sr. Kõige tihedamini puutume luumenitega kokku lambipirne ostes. Mida rohkem luumeneid lambipirnil on, seda rohkem see valgustab.

Luks (lx) – luksidega puutume kokku näiteks töökeskkonna kvaliteedi hindamisel, soovitatav valgustihedus erinevatel töökohtadel ja muudes ruumides on standardites määratletud ja seda mõõdetakse luksmeetriga. Väga tähtis koht valgustiheduse mõõtmisel on näiteks filmitööstuses, kus stseene valgustatakse lähtuvalt sellest, kui palju lukse mingil pinnal on.