تويت
كانديلا Candela - Candela
الكانديلا
الكانديلا candela هي الوحدة العيارية لقياس شدة المنابع الضوئية أو شدة ضيائيتها، luminous intensity، في الجملة الدولية للواحدات، ومن ثم لمعانها، ويرمز لها بـ Cd.
والتعريف الرسمي لها وفق إصدار عام 1987 للاتحاد الدولي في الفيزياء البحتة والتطبيقية:هي الشدة الضيائية، في اتجاه محدد، لمنبع يصدر إشعاعاً وحيد اللون تواتره (تردده) 5.40× 1410 هرتز، وله شدة إشعاع في ذلك الاتجاه قدرها 1/683 من الواط لكل ستيراديان من الزاوية المجسمة.
الشكل (1) شمعة عيارية مرجعية
إن اسم هذه الوحدة هو تحوير لكلمة شمعة بالإنكليزية، مما يذكر أن الشمعة العادية كانت أولى الواحدات العيارية التي استعملت لمقارنة شدات المنابع الضوئية بعضها مع بعض، وخاصة النجوم. فقد عرّفت بأنها الطاقة الضوئية الصادرة عن شمعة عيارية تحترق بمعدل محدد. غير أن عدم التكرارية وعدم استقرار الشموع المختلفة في دول مختلفة، دعا الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا وبريطانيا إلى تبنّي ما عرف بالشمعة الدولية عام 1909، التي تعتمد على ما يشعه الفتيل الفحمي لمصباح كهربائي، في حين استمرت ألمانيا في اعتماد لهب الشمعة. فبقي الاعتماد على المصابيح المتوهجة لتعريف واحدة عيارية بين أخذ وردّ حتى ظهرت بدايات الاتفاق نتيجة دراسة نظرية للإشعاع، قام بها بلانك[ر] فيما يسمى إشعاع الجسم الأسود فوجد أن كثيراً من المنابع الضوئية يقارب توزعها الطيفي التوزع الطيفي لما يشعه الجسم الأسود المثالي، وكان الاقتراح الأول لاستخدام الأخير عياراً عام 1933. لم يتم الاتفاق النهائي على ذلك إلا عام 1948 وسمي العيار «الشمعة الجديدة»، وأعطيت اسم الكانديلا التي عرّفت بأنها شدة الضوء الصادر عن سنتمتر مربع واحد من سطح البلانكيان (نسبة إلى بلانك) أو عن مشع بلانك الموجود في درجة حرارة تجمُّد البلاتين البالغة 2045 درجة مطلقة.
يبين الشكل (1) شمعة عيارية تقترب من مشع بلانك، الذي يتألف من أنبوب من التورين (أكسيد الثوريوم) مغموس في حوض من البلاتين، الذي يسخَّن بادئ ذي بدء حتى الذوبان بفضل ملف تحريض خارجي يسري فيه تيار متناوب. ثم تخفَّض درجة حرارة البلاتين المذاب وتراقب شدة الضيائية الصادرة عن فتحة الجسم الأسود، والتي تبقى ثابتة طوال فترة تجمّد البلاتين، وتكون عندها متطابقة مع التعريف الدولي للكانديلا.
في عام 1979، ولصعوبات تحقيق مشع بلانك عند درجات حرارة عالية؛ اعتمد المجلس الدولي للقياسات الضوئية التعريف الوارد في البداية. ويتضح منه أنه مع الابتعاد عن التعريف الأولي المعتمد على اللهب أو التوهج إلى الاستطاعة المشعة في كل واحدة زاوية مجسمة عند تواتر محدّد، لم تعد الكانديلا بالضرورة واحدة رئيسة في جملة الواحدات الدولية، كما كانت عندما كانت تؤخذ استجابة العين في الحسبان، بل واحدة مشتقة. إلا أن أثر ذلك مازال واضحاً في اختيار الطول الموجي عند تواتر تكون العين عنده الأكثر حساسية. أما الرقم الغريب 1/683 فقد اختير لتتفق الواحدة الجديدة مع الواحدة القديمة المعتمدة على البلاتين. والستيراديان steradian هو مخروط انتشار الضوء من المنبع (الذي يعدّ نقطة) الذي سيضيء متراً مربعاً من سطح كرة تحيط بالمنبع، نصف قطرها متراً واحداً. وتحسب الزاوية المجسمة عادة من معرفة مساحة الكاشف الضوئي المستعمل وبعده عن المنبع، شريطة أن تكون الشدة الواردة على جميع نقاط الكاشف متساوية.
في الواقع، يجب عند تقدير ومقارنة ما يعرف بلمعان المنابع الضوئية أن يؤخذ في الحسبان امتداد هذه المنابع عندما لايمكن اعتبارها صغيرة الأبعاد، فتعّرف الكانديلا لكل متر مربع من المنبع، وكذلك يجب جمع ما تصدره في جميع الاتجاهات وعلى كامل الطيف للحصول على واحدة اللومن lumen التي تساعد على حساب التدفق الضوئي.
يأخذ لمعان المنابع الضوئية دوراً رئيساً في إمكان رؤيتها، وتصنَّف النجوم استناداً إلى ذلك، وبما أن الرؤية مرتبطة بحساسية العين وعتبة رؤيتها في الظلام أقل مما هي عليه في النور، لذا تؤخذ العتبة في الظلام منارة للمقارنة، إذ تستطيع العين رؤية منبع شدته كانديلا واحدة وهو على بعد ثلاثين ميلاً في ليلة صافية. أما لمعان الشمس فيقع بين 50 و100 كيلو لومن، في حين أن لمعان القمر يقع مابين 0.1 و0.01 لومن.
فوزي عوض
الكانديلا
الكانديلا candela هي الوحدة العيارية لقياس شدة المنابع الضوئية أو شدة ضيائيتها، luminous intensity، في الجملة الدولية للواحدات، ومن ثم لمعانها، ويرمز لها بـ Cd.
والتعريف الرسمي لها وفق إصدار عام 1987 للاتحاد الدولي في الفيزياء البحتة والتطبيقية:هي الشدة الضيائية، في اتجاه محدد، لمنبع يصدر إشعاعاً وحيد اللون تواتره (تردده) 5.40× 1410 هرتز، وله شدة إشعاع في ذلك الاتجاه قدرها 1/683 من الواط لكل ستيراديان من الزاوية المجسمة.
الشكل (1) شمعة عيارية مرجعية
إن اسم هذه الوحدة هو تحوير لكلمة شمعة بالإنكليزية، مما يذكر أن الشمعة العادية كانت أولى الواحدات العيارية التي استعملت لمقارنة شدات المنابع الضوئية بعضها مع بعض، وخاصة النجوم. فقد عرّفت بأنها الطاقة الضوئية الصادرة عن شمعة عيارية تحترق بمعدل محدد. غير أن عدم التكرارية وعدم استقرار الشموع المختلفة في دول مختلفة، دعا الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا وبريطانيا إلى تبنّي ما عرف بالشمعة الدولية عام 1909، التي تعتمد على ما يشعه الفتيل الفحمي لمصباح كهربائي، في حين استمرت ألمانيا في اعتماد لهب الشمعة. فبقي الاعتماد على المصابيح المتوهجة لتعريف واحدة عيارية بين أخذ وردّ حتى ظهرت بدايات الاتفاق نتيجة دراسة نظرية للإشعاع، قام بها بلانك[ر] فيما يسمى إشعاع الجسم الأسود فوجد أن كثيراً من المنابع الضوئية يقارب توزعها الطيفي التوزع الطيفي لما يشعه الجسم الأسود المثالي، وكان الاقتراح الأول لاستخدام الأخير عياراً عام 1933. لم يتم الاتفاق النهائي على ذلك إلا عام 1948 وسمي العيار «الشمعة الجديدة»، وأعطيت اسم الكانديلا التي عرّفت بأنها شدة الضوء الصادر عن سنتمتر مربع واحد من سطح البلانكيان (نسبة إلى بلانك) أو عن مشع بلانك الموجود في درجة حرارة تجمُّد البلاتين البالغة 2045 درجة مطلقة.
يبين الشكل (1) شمعة عيارية تقترب من مشع بلانك، الذي يتألف من أنبوب من التورين (أكسيد الثوريوم) مغموس في حوض من البلاتين، الذي يسخَّن بادئ ذي بدء حتى الذوبان بفضل ملف تحريض خارجي يسري فيه تيار متناوب. ثم تخفَّض درجة حرارة البلاتين المذاب وتراقب شدة الضيائية الصادرة عن فتحة الجسم الأسود، والتي تبقى ثابتة طوال فترة تجمّد البلاتين، وتكون عندها متطابقة مع التعريف الدولي للكانديلا.
في عام 1979، ولصعوبات تحقيق مشع بلانك عند درجات حرارة عالية؛ اعتمد المجلس الدولي للقياسات الضوئية التعريف الوارد في البداية. ويتضح منه أنه مع الابتعاد عن التعريف الأولي المعتمد على اللهب أو التوهج إلى الاستطاعة المشعة في كل واحدة زاوية مجسمة عند تواتر محدّد، لم تعد الكانديلا بالضرورة واحدة رئيسة في جملة الواحدات الدولية، كما كانت عندما كانت تؤخذ استجابة العين في الحسبان، بل واحدة مشتقة. إلا أن أثر ذلك مازال واضحاً في اختيار الطول الموجي عند تواتر تكون العين عنده الأكثر حساسية. أما الرقم الغريب 1/683 فقد اختير لتتفق الواحدة الجديدة مع الواحدة القديمة المعتمدة على البلاتين. والستيراديان steradian هو مخروط انتشار الضوء من المنبع (الذي يعدّ نقطة) الذي سيضيء متراً مربعاً من سطح كرة تحيط بالمنبع، نصف قطرها متراً واحداً. وتحسب الزاوية المجسمة عادة من معرفة مساحة الكاشف الضوئي المستعمل وبعده عن المنبع، شريطة أن تكون الشدة الواردة على جميع نقاط الكاشف متساوية.
في الواقع، يجب عند تقدير ومقارنة ما يعرف بلمعان المنابع الضوئية أن يؤخذ في الحسبان امتداد هذه المنابع عندما لايمكن اعتبارها صغيرة الأبعاد، فتعّرف الكانديلا لكل متر مربع من المنبع، وكذلك يجب جمع ما تصدره في جميع الاتجاهات وعلى كامل الطيف للحصول على واحدة اللومن lumen التي تساعد على حساب التدفق الضوئي.
يأخذ لمعان المنابع الضوئية دوراً رئيساً في إمكان رؤيتها، وتصنَّف النجوم استناداً إلى ذلك، وبما أن الرؤية مرتبطة بحساسية العين وعتبة رؤيتها في الظلام أقل مما هي عليه في النور، لذا تؤخذ العتبة في الظلام منارة للمقارنة، إذ تستطيع العين رؤية منبع شدته كانديلا واحدة وهو على بعد ثلاثين ميلاً في ليلة صافية. أما لمعان الشمس فيقع بين 50 و100 كيلو لومن، في حين أن لمعان القمر يقع مابين 0.1 و0.01 لومن.
فوزي عوض