Cường độ ánh sáng là gì?

Cường độ ánh sáng (ký hiệu I) tiếng anh là "luminous intensity", dùng để xác định độ sáng từ một nguồn sáng phát ra theo một phương nhất định.

Công thức tính cường độ ánh sáng

Để có thể tính được cường độ ánh sáng, trước tiên ta cần biết các khái niệm sau:

* Đơn vị cường độ ánh sáng là gì

Cường độ ánh sáng I, có đơn vị là candela (ký hiệu cd) trong hệ đo lường cơ bản SI.

* Góc khối

Đây là một góc dùng để mô tả độ lớn tương đối giữa vật thể và một điểm cho trước trong không gian ba chiều.

Góc khối có đơn vị là steradian, ký hiệu sr.

* Quang thông

Là tổng lượng ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng theo mọi hướng.

Đơn vị của quang thông là lumen, ký hiệu lm.

* Độ rọi

Là lượng ánh sáng (hay còn gọi là quang thông) chiếu trên một bề mặt với diện tích cụ thể.

Đơn vị của độ rọi là lux, ký hiệu lx.

Độ rọi (lux) = Quang thông (lumen) / Diện tích (m2)

Cụ thể: 1 lux = 1 lm/m2

Bạn có thể hiểu 1 lux chính là độ rọi có được trên diện tích 1 m2, được chiếu bởi nguồn sáng có quang thông 1 lumen.

Sử dụng công thức này để tính được lượng quang thông.

Cường độ ánh sáng (I) = Quang thông (lumen) / Góc khối (steradian)

Cụ thể: 1 cd = 1 lm / 1 sr

Nghĩa là: 1 candela là cường độ ánh sáng phát ra từ một nguồn sáng có quang thông 1 lumen đẳng hướng theo một góc 1 steradian.

Ví dụ:

• Giả sử một chiếc đèn pin có quang thông 1 lumen. Bây giờ, chúng ta sẽ điều chỉnh tia sáng phát ra từ đèn pin này sao cho ánh sáng tập trung trong một chùm có giá trị góc khối 1 steradian, lúc này chùm sáng đó có cường độ là 1 candela.
• Nếu ta thay đổi chùm tia sáng để có giá trị góc khối là 1/2 steradian thì cường độ ánh sáng là 2 candela theo công thức trên. Lúc này, ta sẽ quan sát thấy chùm ánh sáng đó trở nên hẹp lại nhưng sáng hơn và quang thông (tức là tổng lượng ánh sáng phát ra) thì không hề thay đổi.

* Phân biệt cường độ ánh sáng và độ rọi lux

Để phân biệt 2 khái niệm về cường độ ánh sáng và độ rọi lux ta có thể dựa vào công thức của chúng. Ở đây, với cùng một nguồn sáng có quang thông lumen không đổi thì:

- Cường độ ánh sáng

Cường độ ánh sáng (I) = Quang thông (lumen) / Góc khối (steradian)

Ta thấy cường độ ánh sáng phụ thuộc vào góc khối. Góc khối càng lớn, chùm ánh sáng càng toả ra rộng hơn, ta có thể quan sát thấy tia sáng có màu nhạt hơn, nghĩa là cường độ ánh sáng giảm. Còn ngược lại, nếu góc khối càng nhỏ thì chùm tia sáng càng nhỏ và có màu sáng hơn, lúc này cường độ ánh sáng tăng lên.

- Độ rọi lux

Độ rọi (lux) = Quang thông (lumen) / Diện tích (m2

Ta có diện tích mặt cầu S được tính bằng công thức: S=2πRr (m2)

R càng lớn, tức là khoảng cách từ nguồn sáng đến bề mặt chiếu sáng càng lớn thì kéo theo diện tích mặt cầu S càng lớn, suy ra độ rọi lux càng nhỏ. Khoảng cách R càng nhỏ thì độ rọi lux càng cao. Nghĩa là khi càng xa nguồn sáng thì độ rọi càng giảm và ngược lại.

* Vì sao cần đo cường độ sáng?

• Mỗi loại ánh sáng xung quanh chúng ta đều có những cường độ riêng, chúng biểu hiện cho chúng ta biết ánh sáng đó phát ra là mạnh hay yếu. Chất lượng của những nguồn sáng này ảnh hưởng trực tiếp đến công việc, sinh hoạt của mọi người, và tại tất cả những nơi sử dụng chúng. Do đó, việc xác định được nguồn sáng đó có phù hợp hay không là điều rất cần thiết:
• Lượng ánh sáng phù hợp sẽ giúp chúng ta làm việc một cách hiệu quả hơn, thoải mái hơn. Ngược lại, nếu ánh sáng quá chói hoặc quá yếu khiến mắt và tinh thần nhanh mệt mỏi dẫn đến năng suất kém.
• Tia UV và các loại bức xạ khác gây ra các bệnh lý về da, mắt, tổn hại đến sức khoẻ con người. Máy đo có thể phát hiện ra những loại bức xạ này, giúp chúng ta đưa ra biện pháp ngăn chặn kịp thời.
• Ngoài ra, sử dụng ánh sáng phù hợp với nhu cầu giúp bạn tiết kiệm được chi phí cho gia đình cũng như cho xã hội.