Le unitĂ di misura della luce
Un raggio di luce è una radiazione elettromagnetica. Come qualsiasi radiazione può essere misurata in base a diversi parametri, come la frequenza, la lunghezza d'onda, l'energia e la potenza.
Oltre a queste unità di misura comuni a tutte le radiazioni elettromagnetiche, la luce può essere misurata anche per intensità luminosa e intensità di illuminazione.
La frequenza
Per frequenza si intende il numero delle oscillazioni complete ( o cicli ) della radiazione elettromagnetica in un'unità di tempo. In genere, in un secondo.
La frequenza viene misurata in hertz ( Hz ) o cicli al secondo.
La larghezza d'onda
La larghezza d'onda è la lunghezza di un ciclo completo della radiazione elettromagnetica.
E' la distanza tra due creste ( ventri ) di una forma d'onda periodica.
Nota. In genere viene misurata la radiazione elettromagnetica mentre si propaga nel vuoto.
La larghezza d'onda ( o periodo ) è misurata in metri ed è indicata con la lettera greca lambda ( λ ).
La formula della larghezza d'onda della radiazione elettromagnetica è la seguente:
La larghezza d'onda ( λ ) è pari al rapporto tra la velocità ( v ) e la frequenza ( f ) della radiazione.
Qual è la velocità della luce?
Nel vuoto le onde elettromagnetiche luminose si spostano alla velocità della luce ( 3x108 m/s ).
Esempio di calcolo. Un'onda elettromagnetica ha una frequenza pari a 100 MHz ( onda radio ). La sua larghezza d'onda è pari a LAMBDA 3x108 m/s / 100x106 Hz = 3 metri.
Energia e potenza
Un raggio di luce veicola anche energia.
L'energia di una radiazione elettromagnetica viene misurata in joule ( J ).
La potenza è, invece, misurata in watt ( W ).
Tra energia e potenza c'è una relazione diretta. E' espressa da questa formula.
Cosa significa? Può essere letta in due modi: (1) un watt è pari a un joule in un secondo (2) un watt secondo è uguale a un joule.
L'intensità luminosa
L'intensità luminosa è la quantità di energia emessa da una sorgente luminosa, detto corpo luminoso.
Cos'è un corpo luminoso? E' qualsiasi cosa in grado di emettere luce. In genere è un corpo caldo a temperatura elevata ma non è detto. Il Sole è un esempio tipico di corpo luminoso.
L'intensità luminosa viene misurata in candele ( cd ).
In modo approssimativo, l'intensità luminosa pari a 1 cd è molto simile a quella emessa da una candela a cera in una stanza buia.
Qual è la definizione scientifica della candela come unità di misura?
La candela è un'unità di misura del Sistema Internazionale. E' pari all'intensità luminosa di una sorgente che emette una radiazione elettromagnetica monocromatica alla frequenza di 540 x 1012 Hz e una potenza pari 1/683 Watt.
Nota. In precedenza, prima dell'attuale definizione, era definita come 1/60 dell'intensità luminosa emessa da un centimetro cubo di un corpo nero portato alla temperatura di fusione del platino in condizioni di normale pressione atmosferica ( al livello del mare ).
L'intensità di illuminazione
L'intensità di illuminazione è la quantità di energia che colpisce un'unità di superficie di un corpo illuminato nell'unità di tempo a una data distanza dalla sorgente luminosa.
Cos'è un corpo illuminato? E' qualsiasi oggetto in grado di riflettere la luce. Ad esempio, un muro, un tavolo, un pianeta, la Luna, ecc. A differenza del corpo luminoso ( sorgente ), il corpo illuminato non emette luce ma la riflette.
L'intensità di illuminazione è misurata in lux ( lx ).
Per avere un'idea, un lux è la quantità di luce riflessa dalla Luna piena.
Qual è la definizione scientifica di lux?
Nel sistema internazionale ( S.I. ) un'unità di lux è pari all'illuminazione riflessa da una superficie perpendicolare ai raggi luminosi emessi da una sorgente luminosa di intensità pari a una candela ( 1 cd ), posta a un metro di distanza.
Nota. A parità di condizioni ( ceteris paribus ) l'intensità di illuminazione si riduce con l'aumentare della distanza tra il corpo luminoso e il corpo illuminato.
Un lux è pari al rapporto tra un lumen e un metro quadrato.
Qual è la differenza tra lux e lumen?
Sono due unità di misura differenti. Il lux misura l'illuminazione dell'oggetto illuminato mentre il lumen misura il flusso luminoso.
Esempio. Un flusso di 1000 lumen che irraggiano una superficie di un metro quadro producono un'intensità luminosa di 1000 lux. Se lo stesso flusso luminoso di 1000 lumen viene distribuito su una superficie di 10 metri quadri, l'intensità luminosa scende a 100 lux.
