nit ،Lumen ،Lux و Candela چه مفهومی دارند؟

بارها برای ما پیش آمده با لغتی مواجه شویم که معنای دقیق آن را نمی‌دانیم اما آنقدر هم برای ما بی معنی نیست که برای یافتن معنی دقیق و علمی آن به یک منبع مناسب مراجعه کنیم. به زبان ساده بگویم، حوصله اینکه صد در صد با این مفهوم آشنا بشویم را نداریم. بخش جدید «ویکی‌زوم» به بررسی اینگونه لغات می‌پردازد. در اولین بخش با معنای دقیقتر واحدهای اندازه گیری نور آشنا خواهیم شد تا از این پس هنگام خواندن بررسی های مختلف و لیست مشخصات محصولات متفاوت، سر در گم نشویم و بتوانیم به طور مثال روشنایی یک تلویزیون را با یک پروژکتور مقایسه کنیم.

عکس اصلی تا حد زیادی می ‌تواند معنی سه واحد معروف روشنایی را توضیح دهد. اما بگذارید که هر کدام را با مقداری توضیحات بیشتر توصیف نماییم.

یا به زبان فارسی شمع، که در گذشته با Candle یا همان لغت انگلیسی شمع شناخته می‌شد اما بعدا به Candela تغییر نام پیدا کرد، نشان دهنده میزان قدرت نور است و به نوعی چگالی نور طلقی می‌شود. مسلما این واحد به فاصله یا مساحت ناحیه روشن شده ارتباطی نداشته و تنها به قدرت منبع نور و زاویه تابش آن وابستگی دارد. هرچه قدرت نور منبع بالاتر و زاویه خروجی نور کمتر باشد، میزان Candela بیشتر و به عبارتی چگالی و شدت نور بیشتر خواهد بود.

Lumen واحدی است که عمدتا برای پروژکتورها به کار می‌رود و میزان نور خروجی کل را توصیف می‌نماید. رابطه Lumen با Candela بسیار ساده است. Candela چگالی نور است که اگر در زاویه استرادیان تابش نور ضرب شود میزان نور خروجی کل را نتیجه می‌دهد. زاویه استرادیان در واقع مفهوم سه بعدی زاویه معمولی است.

به این صورت که اگر زاویه دو بعدی انتشار نور ۳۰ درجه باشد، زاویه سه بعدی آن میزان مساحت مشترک یک مخروط با زاویه ۳۰ درجه و یک کره با شعاع واحد است که البته رأس مخروط و مرکز کره در یک نقطه قرار دارند. واحد این زاویه سه بعدی استرادیان است که با Ω نمایش داده می‌شود. حد کثر مقدار آن زوایه سه‌بعدی 4π است که معادل کل مساحت کره با شعاع واحد است.

در تصویر می‌توانید یک استرادیان را مشاهده کنید. در برخی موارد عبارت ANSI را در کنار عبارت Lumen در لیست مشخصات پروژکتورها مشاهده می‌کنید که منظور مؤسسه استاندارد ملی آمریکا و همان Lumen است.

میزان روشنایی سطح یا میزان نور تابیده شده به آن است. واحد آن با lx نشان داده می‌شود و از تقسیم میزان Lumen به سطح به دست می‌آید. تفاوت آن با Candela در این است که به فاصله و مساحت ارتباط دارد. هرچه فاصله منبع نور از سطح بیشتر باشد میزان Lux کاهش می‌یابد چرا که Lumen یا روشنایی کل در سطح بزرگتری پراکنده می‌شود.

اما Candela به فاصله ارتباطی ندارد چون در مخرج کسر زاویه استرادیان است که تعریف ثابتی دارد. همانطور که گفتیم تعریف استرادیان مساحت مورد هدف قرار گرفته منبع نور بر روی یک دایره به شعاع یک متر است. بنابراین اگر فاصله سطح مورد نظر از منبع نور ۱ متر باشد مقدار Candela و Lux برابر می‌شود چرا که مساحت زیر کسر Lux همان مقدار استرادیان خواهد شد.

این واحد از تقسیم چگالی نور یا Candela بر مساحت به دست می‌آید و میزان نور منتشر شده از یک سطح را توصیف می‌نماید. بهترین کاربرد آن سطوحی هستند که به یک میزان در کل سطح خود روشنایی ایجاد می‌نمایند و به همین دلیل است که از آن برای توصیف روشنایی نمایشگر استفاده می‌شود.این واحد نیز همانند Candela به فاصله از منبع نور ارتباطی ندارد. عبارت درست واحد آن cd/m2 است اما به صورت غیر رسمی از کلمه nit هم استفاده می‌شود.

هر کدام از این واحدها را ما در لیست مشخصات محصولات مختلف مشاهده می‌کنیم و باید بدانیم که هر دو دقیقا یک معنا را توصیف می‌نمایند. حال رابطه nit با Lux به این آسانی نیست. اگر یک صفحه انعکاس بدون نقصی داشته باشد (رنگ سفید بدون نقص) و نوری با شدت واحد 314 lux به آن بتابد، شدت نوری معادل 100 nit را در یک جهت منتشر می‌کند و با صفحه نمایشی با این قدرت روشنایی برابری خواهد کرد. در واقع اگر منبع نوری مانند پروژکتور روی یک سطح انعکاسی بدون نقص بتابد، رابطه Lux آن منبع با nit سطح منعکس کننده به صورت زیر است.

حال دانستن این واحدها کجا به کار ما خواهد آمد؟ اول اینکه دیگر با دیدن آنها به طور دقیق تر مفهوم آن را درک خواهیم کرد و دوم اینکه حال قدرت مقایسه یک پروژکتور با یک تلویزیون را داریم. برای این کار باید رابطه میان Lumen و nit را بدست آوریم.

برای این کار باید مقدار Lumen پروژکتور را بدانیم. بگذارید از پروژکتور دوست‌داشتنی B1M شرکت ایسوس به عنوان مثال استفاده کنیم. فرض کنید که کل 700 lumen این پروژکتور بر روی یک سطح ۵۰ اینچی تابیده شده است که معادل ۰.۷۵ متر مربع مساحت دارد. میزان Lux این سطح معادل مقدار زیر می‌شود:

حال اگر این پروژکتور به یک سطح سفید منعکس کننده بدون نقص تابیده شود معادل یک پنل LED تلویزیون 50 اینچی با روشنایی زیر خواهد بود :

این مقدار همانطور که مشاهده می‌کنید بسیار مناسب است و در رده بهترین تلویزیون ها قرار می‌گیرد. اما با این حال در نور شدید نه تلویزیون و نه پروژکتور قادر به ایجاد تصویر مناسب نیستند. برای شما تعدادی عدد و رقم جالب داریم که در ادامه می‌توانید مشاده کنید:

• قدرت نور منتشر شده از سوی پرده سینما : ۴۰ تا ۶۰ nit
• قدرت نور منتشر شده توسط سطوح زیر نور آفتاب : ۳۲۰۰۰ nit
• روشنایی آسمان : ۲۰۰۰ تا ۷۰۰۰ nit
• قدرت نور منتشر شده از خورشید : ۱.۶۵ میلیارد nit

و حالا تعدادی دیگر :

• نوری که از ستاره به سطح زمین میرسد : یک میلی Lux یا Lumen بر مترمربع
• نوری که از ماه کامل به سطح زمین می‌رسد : ۰.۱ lux
• نوری که از تابش مستقیم خورشید به زمین میرسد : ۱۰۰ هزار lux یا Lumen بر مترمربع!

امیدواریم اولین بخش از «ویکی‌زوم» برای شما مفید بوده باشد. نظرات خود را درباره این مقاله و بخش جدید «ویکی‌زوم» با ما در میان بگذارید.