دانشنامه انرژی نورانی
انرژی نورانی (Luminous Energy) چیست؟
انرژی نورانی که با نماد Qv نمایش داده میشود، عبارت است از مقدار کل شار نوری (Luminous Flux) که در یک بازه زمانی مشخص ساطع یا دریافت میشود. برخلاف «انرژی تابشی» که بر حسب ژول اندازهگیری میشود و شامل تمام امواج الکترومغناطیسی است، انرژی نورانی توسط تابع حساسیت چشم انسان وزندهی شده و تنها شامل طیف مرئی است. واحد استاندارد SI برای این کمیت لومن-ثانیه (Lumen-second) است که گاهی در متون قدیمی یا تخصصی عکاسی با نام تالبوت (Talbot) شناخته میشود.
# فرمول و روابط ریاضی
تالبوت و لومن-ثانیه از نظر مقدار دقیقاً برابر هستند. رابطه ریاضی انرژی نورانی به صورت انتگرال شار نوری در زمان تعریف میشود:
رابطه انتگرالیQv = ∫ Φv dt
ضریب تبدیل1 Talbot = 1 lm·s
در این رابطه، Φv شار نوری بر حسب لومن و t زمان بر حسب ثانیه است.
کاربردها در دنیای واقعی
- ۱. فلاشهای عکاسی (Strobe Lights):قدرت فلاشهای استودیویی گاهی بر اساس ژول (انرژی الکتریکی) بیان میشود، اما خروجی نوری واقعی آنها بر حسب لومن-ثانیه (Talbot) اندازهگیری میشود. یک فلاش که ۱۰۰۰ لومن نور را برای ۱/۱۰۰ ثانیه تولید میکند، انرژی نورانی معادل 10 lm·s یا 10 Talbots دارد.
- ۲. عمر باتری چراغ قوه:برای مقایسه کارایی چراغقوهها، گاهی کل انرژی نورانی که با یک دست باتری تولید میشود محاسبه میگردد. چراغی که ۵۰۰ لومن را برای ۲ ساعت (۷۲۰۰ ثانیه) حفظ کند، انرژی معادل 3,600,000 Talbots آزاد کرده است.
- ۳. سیگنالهای نوری چشمکزن:در طراحی چراغهای هشدار دریایی یا هوایی، "انرژی موثر" پالسهای نوری کوتاه بر اساس قانون "Bloch" در بینایی سنجیده میشود که واحد لومن-ثانیه در محاسبات آن نقش کلیدی دارد.
اشتباهات رایج
- اشتباه گرفتن Lumen-second (انرژی) با Lumen (توان نوری لحظهای).
- تصور اینکه "Talbot" واحدی متفاوت با ضریبی خاص است؛ در حالی که ضریب تبدیل دقیقاً ۱ است.
- خلط مبحث بین "انرژی نورانی" (بر حسب تالبوت) و "انرژی تابشی" (بر حسب ژول). تالبوت فقط بخشی از انرژی را که چشم میبیند نشان میدهد.
- استفاده از واحد لومن-ساعت (Lumen-hour) به جای لومن-ثانیه در محاسبات دقیق فیزیکی بدون تبدیل زمان.
سوالات متداول
چرا نام این واحد "تالبوت" است؟▼
این واحد به افتخار "ویلیام هنری فاکس تالبوت" (William Henry Fox Talbot)، دانشمند و مخترع بریتانیایی و یکی از پیشگامان صنعت عکاسی نامگذاری شده است.
آیا تالبوت یک واحد SI است؟▼
خیر، تالبوت یک واحد پذیرفته شده غیر SI است. واحد رسمی در سیستم بینالمللی SI همان "لومن ثانیه" (lm·s) است، اما استفاده از نام تالبوت در متون قدیمی رایج بوده است.
چگونه ژول را به تالبوت تبدیل کنیم؟▼
تبدیل مستقیم ژول به تالبوت امکانپذیر نیست مگر اینکه "بازده نوری" (Luminous Efficacy) منبع نور مشخص باشد. برای مثال، برای نوری با طول موج ۵۵۵ نانومتر، هر ۱ ژول انرژی تابشی معادل ۶۸۳ تالبوت انرژی نورانی است.
تفاوت لومن-ثانیه و لومن-ساعت چیست؟▼
هر دو واحد انرژی نورانی هستند، اما در مقیاس زمانی متفاوت. هر یک لومن-ساعت برابر با ۳۶۰۰ لومن-ثانیه (یا ۳۶۰۰ تالبوت) است.