La candela ( / k æ n ˈ d ɛ l ə / o / k æ n ˈ d iː l ə / ; símbolo: cd ) es la unidad de intensidad luminosa en el Sistema Internacional de Unidades (SI). [5] [6] Mide la potencia luminosa por unidad de ángulo sólido emitido por una fuente de luz en una dirección particular. La intensidad luminosa es análoga a la intensidad radiante , pero en lugar de simplemente sumar las contribuciones de cada longitud de onda de luz en el espectro de la fuente, la contribución de cada longitud de onda se pondera mediante la función de eficiencia luminosa , el modelo de la sensibilidad del ojo humano a diferentes longitudes de onda, estandarizadas por la CIE e ISO . [7] [4] [8] Una vela de cera común emite luz con una intensidad luminosa de aproximadamente una candela. Si la emisión en algunas direcciones está bloqueada por una barrera opaca, la emisión aún sería de aproximadamente una candela en las direcciones que no están oscurecidas.
La palabra candela en latín significa vela . El antiguo nombre "vela" todavía se utiliza a veces, como en pie-vela y la definición moderna de vela . [9]
La 26.ª Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) redefinió la candela en 2018. [10] [11] La nueva definición, que entró en vigor el 20 de mayo de 2019, es:
La candela [...] se define tomando el valor numérico fijo de la eficacia luminosa de la radiación monocromática de frecuencia540 × 10 12 Hz , K cd , es 683 cuando se expresa en la unidad lm W −1 , que es igual a cd sr W −1 , o cd sr kg −1 m −2 s 3 , donde el kilogramo, el metro y los segundos se definen en términos de h , c y Δ ν Cs .
La frecuencia elegida se encuentra en el espectro visible cerca del verde , correspondiente a una longitud de onda de unos 555 nanómetros. El ojo humano , cuando está adaptado a condiciones de mucha luz, es más sensible cerca de esta frecuencia. En estas condiciones, la visión fotópica domina la percepción visual de nuestros ojos sobre la visión escotópica . En otras frecuencias, se requiere más intensidad radiante para lograr la misma intensidad luminosa, según la respuesta en frecuencia del ojo humano. La intensidad luminosa de la luz de una longitud de onda particular λ viene dada por
Antes de 1948, en varios países se utilizaban diversos estándares para la intensidad luminosa. Por lo general, se basaban en el brillo de la llama de una "vela estándar" de composición definida, o en el brillo de un filamento incandescente de diseño específico. Uno de los más conocidos fue el estándar inglés de potencia de velas. Una vela era la luz producida por una vela de espermaceti puro que pesaba un sexto de libra y ardía a una velocidad de 120 granos por hora. Alemania, Austria y Escandinavia utilizaron el Hefnerkerze , una unidad basada en la potencia de una lámpara Hefner . [12]
Se necesitaba un mejor estándar para la intensidad luminosa. En 1884, Jules Violle había propuesto un estándar basado en la luz emitida por 1 cm 2 de platino en su punto de fusión (o punto de congelación). La unidad de intensidad resultante, llamada "violle", era aproximadamente igual a 60 velas inglesas. El platino era conveniente para este propósito porque tenía un punto de fusión bastante alto, no era propenso a la oxidación y podía obtenerse en forma pura. [13] Violle demostró que la intensidad emitida por el platino puro dependía estrictamente de su temperatura, por lo que el platino en su punto de fusión debería tener una intensidad luminosa constante.
En la práctica, elaborar un estándar basado en la propuesta de Violle resultó más difícil de lo esperado. [13] Las impurezas en la superficie del platino podrían afectar directamente su emisividad, y además las impurezas podrían afectar la intensidad luminosa alterando el punto de fusión. Durante el medio siglo siguiente, varios científicos intentaron elaborar un estándar de intensidad práctico basado en el platino incandescente. El enfoque exitoso fue suspender una capa hueca de dióxido de torio con un pequeño agujero en un baño de platino fundido. La cáscara (cavidad) sirve como un cuerpo negro , produciendo radiación de cuerpo negro que depende de la temperatura y no es sensible a los detalles de cómo está construido el dispositivo.
En 1937, la Commission Internationale de l'Éclairage (Comisión Internacional de Iluminación) y el CIPM propusieron una "nueva vela" basada en este concepto, con un valor elegido para que fuera similar a la unidad de potencia de vela anterior. La decisión fue promulgada por el CIPM en 1946:
El valor de la nueva vela es tal que el brillo del radiador lleno a la temperatura de solidificación del platino es de 60 nuevas velas por centímetro cuadrado . [14]
Posteriormente fue ratificada en 1948 por la 9ª CGPM [15] que adoptó un nuevo nombre para esta unidad, candela . En 1967, la 13ª CGPM eliminó el término "nueva vela" y dio una versión modificada de la definición de candela, especificando la presión atmosférica aplicada al platino congelado:
La candela es la intensidad luminosa, en dirección perpendicular, de una superficie de 1/600.000 metros cuadrados de un cuerpo negro a la temperatura de congelación del platino bajo una presión de 101.325 newtons por metro cuadrado. [dieciséis]
En 1979, debido a las dificultades para realizar un radiador Planck a altas temperaturas y a las nuevas posibilidades que ofrece la radiometría , la 16.ª CGPM adoptó una nueva definición de candela: [17] [18]
La candela es la intensidad luminosa, en una dirección determinada, de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia540 × 10 12 hercios y que tiene una intensidad radiante en esa dirección de1/683 vatio por estereorradián .
La definición describe cómo producir una fuente de luz que (por definición) emite una candela, pero no especifica la función de eficiencia luminosa para ponderar la radiación en otras frecuencias. Una fuente de este tipo podría utilizarse entonces para calibrar instrumentos diseñados para medir la intensidad luminosa con referencia a una función de eficiencia luminosa específica. Un apéndice del folleto SI [19] deja claro que la función de eficiencia luminosa no se especifica de forma única, sino que debe seleccionarse para definir completamente la candela.
Se eligió el término arbitrario (1/683) para que la nueva definición coincidiera exactamente con la antigua definición. Aunque la candela ahora se define en términos de segundo (una unidad base SI) y vatio (una unidad SI derivada), la candela sigue siendo una unidad base del sistema SI, por definición. [20]
La 26.ª CGPM aprobó la definición moderna de candela en 2018 como parte de la redefinición de las unidades básicas del SI de 2019 , que redefinió las unidades básicas del SI en términos de constantes físicas fundamentales.
Si una fuente emite una intensidad luminosa conocida I v (en candelas) en un cono bien definido, el flujo luminoso total Φ v en lúmenes viene dado por
Si la fuente emite luz uniformemente en todas las direcciones, el flujo se puede encontrar multiplicando la intensidad por 4 π : una fuente uniforme de 1 candela emite 12,6 lúmenes.
A los efectos de medir la iluminación, la candela no es una unidad práctica, ya que solo se aplica a fuentes de luz puntuales idealizadas, cada una aproximada por una fuente pequeña en comparación con la distancia desde la cual se mide su radiación luminosa, suponiendo también que así se haga. en ausencia de otras fuentes de luz. Lo que se mide directamente con un fotómetro es la luz incidente sobre un sensor de área finita, es decir, la iluminancia en lm/m 2 (lux). Sin embargo, si se diseña iluminación a partir de muchas fuentes de luz puntuales, como bombillas, de intensidades omnidireccionalmente uniformes aproximadas conocidas, siendo aditivas las contribuciones a la iluminancia de la luz incoherente , se estima matemáticamente de la siguiente manera. Si r i es la posición de la i -ésima fuente de intensidad uniforme I i , y â es el vector unitario normal al área opaca elemental iluminada dA que se está midiendo, y siempre que todas las fuentes de luz se encuentren en el mismo semiespacio dividido por la plano de esta zona,
Al igual que otras unidades del SI, la candela también se puede modificar añadiendo un prefijo métrico que la multiplique por una potencia de 10 , por ejemplo milicandela (mcd) para 10 −3 candela.
![{\displaystyle \Phi _{\mathrm {v} }=I_{\mathrm {v} }2\pi [1-\cos(A/2)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d847e08c659cc946e07e4dc212c8b9b8d8a2ef5b)
