دانشنامه: رادیومتری در برابر فوتومتری
تفاوت وات نوری و لومن چیست؟
در فیزیک نور، دو شاخه اصلی وجود دارد: رادیومتری که انرژی فیزیکی نور را اندازهگیری میکند (واحد: وات) و فوتومتری که نور را بر اساس درک چشم انسان اندازهگیری میکند (واحد: لومن). «وات نوری» یا Radiant Flux مقدار کل انرژی است که در هر ثانیه از منبع ساطع میشود. اما «لومن» یا Luminous Flux نشان میدهد چه مقدار از این انرژی باعث تحریک چشم انسان میشود.
# عدد جادویی ۶۸۳
چشم انسان به طول موج ۵۵۵ نانومتر (رنگ سبز-زرد) بیشترین حساسیت را دارد. طبق تعریف دقیق سیستم SI، در این طول موج خاص، ضریب تبدیل وات به لومن حداکثر مقدار خود را دارد:
فرمول تبدیل (در 555nm)1 Watt (optical) = 683 Lumens
برای سایر طول موجها، این عدد در ضریبی کمتر از ۱ ضرب میشود.
مثالهای کاربردی
- ۱. لیزر پوینتر سبز (Green Laser):یک لیزر سبز متداول با توان نوری 5 mW (یعنی 0.005 وات) که طول موجی نزدیک به ۵۵۵ نانومتر دارد، روشنایی خیرهکنندهای حدود 3.4 Lumens تولید میکند.
- ۲. تفاوت رنگها:اگر همین توان 5 mW را برای یک لیزر قرمز (650nm) داشته باشیم، به دلیل حساسیت پایین چشم به رنگ قرمز، تنها حدود 0.5 Lumens روشنایی دیده میشود، هرچند انرژی فیزیکی (وات) برابر است.
- ۳. لامپ رشتهای ۱۰۰ وات:این لامپ ۱۰۰ وات «الکتریکی» مصرف میکند، اما تنها حدود ۵ تا ۱۰ وات «نوری» (اکثراً مادون قرمز) تولید میکند. از این مقدار، بخش بسیار کمی در ناحیه مرئی است، به همین دلیل راندمان آن پایین است.
اشتباهات رایج (بسیار مهم)
- خلط وات مصرفی با وات نوری: روی جعبه لامپ نوشته شده "10W LED". این وات مصرف برق است، نه وات نوری. هرگز عدد ۱۰ را در ۶۸۳ ضرب نکنید!
- نادیده گرفتن طول موج: این ابزار فرض میکند نور شما تکرنگ و دقیقاً ۵۵۵ نانومتر است. برای نور سفید یا نورهای رنگی دیگر، ضریب تبدیل بسیار کمتر از ۶۸۳ است.
- لومن انرژی نیست: لومن نرخ شارش انرژی نیست، بلکه نرخ تحریک عصب بینایی است. وات انرژی است.
سوالات متداول
آیا میتوان وات برق مصرفی را به لومن تبدیل کرد؟▼
به طور مستقیم خیر. باید "بهره نوری" (Luminous Efficacy) لامپ را بدانید. مثلاً یک لامپ LED معمولی به ازای هر ۱ وات برق، حدود ۸۰ تا ۱۰۰ لومن نور میدهد.
چرا عدد ۶۸۳ انتخاب شده است؟▼
این عدد در سال ۱۹۷۹ توسط کنفرانس عمومی اوزان و مقیاسها (CGPM) به عنوان بخشی از تعریف جدید کاندلا تعیین شد تا استانداردهای قدیمی شمع را به واحدهای دقیق فیزیکی متصل کند.
اگر نور آبی داشته باشیم نتیجه چه میشود؟▼
برای نور آبی (مثلاً ۴۷۰ نانومتر)، حساسیت چشم بسیار کمتر است (حدود ۰.۰۹). بنابراین ۱ وات نوری آبی تنها حدود ۶۲ لومن روشنایی ایجاد میکند، نه ۶۸۳ لومن.