Logo PTB

Candela

Nein, hier wurde nicht vergessen das Bild einzufügen. Was Sie hier sehen, ist die typische Innenansicht eines Photometrie-Labors, kurz bevor eine Messung beginnt. Vielleicht erahnen Sie das schwache Glimmen der Diode eines Messgeräts in der Ecke links unten? Mit dem Beginn der Messung kommt Licht in dieses Dunkel, denn Labore wie dieses sind die metrologische Heimat der „Basiseinheit des Monats“ im Dezember – der Candela, die Einheit der Lichtstärke.

Nein, hier wurde nicht vergessen das Bild einzufügen. Was Sie hier sehen, ist die typische Innenansicht eines Photometrie-Labors, kurz bevor eine Messung beginnt. Vielleicht erahnen Sie das schwache Glimmen der Diode eines Messgeräts in der Ecke links unten? Mit dem Beginn der Messung kommt Licht in dieses Dunkel, denn Labore wie dieses sind die metrologische Heimat der "Basiseinheit des Monats" im Dezember - der Candela, die Einheit der Lichtstärke.

In solch dunklen Laboren werden die Eigenschaften des Lichts gemessen, das z. B. von einer Glühlampe ausgestrahlt wird (Hinweis der Autorin: Wenn Sie einem Photometriker gegenüber das Wort „Glühbirne“ erwähnen, könnte Ihnen die vehemente Feststellung „Es gibt kein leuchtendes Obst!“ entgegenschallen.). Weil man nur das direkte Licht genau dieser Glühlampe messen will, ist anderes Licht unerwünscht. Selbst das an Wänden reflektierte Licht ist quasi Photonenverschmutzung. Deswegen sind Wände, Boden und Schränke in photometrie-freundlichem, licht-absorbierendem Schwarz gehalten.

Auch wenn die Labore tatsächlich so schwarz wie nur irgendwie möglich sind, so gleichen diejenigen, die in ihnen arbeiten, dennoch nicht dem Klischeebild des lichtscheuen, der Welt entrückten Wissenschaftlers. Sie tänzeln auch nicht aufgeregt um ihre Geräte und rufen laut „Es lebt!“, sobald das Licht an geht. Die Messung der Lichtstärke ist nicht die Schaffung mysteriöser Kreaturen, sondern folgt exakt definierten Vorgaben, ebenso wie die Messungen aller anderen Messgrößen im Internationalen Einheitensystem. Und wie für alle Basiseinheiten gibt es auch für die Candela eine offizielle Definition. Sie lautet aktuell:

Die Candela ist die Lichtstärke in einer bestimmten Richtung einer Strahlungsquelle, die monochromatische Strahlung der Frequenz 540 x 1012 Hertz aussendet und deren Strahlstärke in dieser Richtung 1/683 Watt durch Steradiant beträgt.

Ab dem 20. Mai 2019 lautet die Definition:

Die Candela (Symbol cd) ist die SI-Einheit der Lichtstärke in einer bestimmten Richtung. Sie ist durch den numerischen Wert des photometrischen Strahlungsäquivalents für monochromatische Strahlung der Frequenz 540 · 1012 Hz, Kcd, auf 683 festgelegt, wenn dieses in der Einheit lm W−1 ausgedrückt wird, welches gleich cd sr W−1 oder cd sr kg−1 m−2 s3 ist, wobei das Kilogramm, der Meter und die Sekunde durch h, c und ΔνCs definiert sind.

Ähnlich wie für den Meter, unsere Einheit des Monats November, ändert sich für die Candela also nicht viel. Auch für sie bleibt das physikalische Konzept gleich, jedoch ist zukünftig eine Konstante die Basis der Definition und der festgelegte Zahlenwert in Kombination mit den gegebenen Einheiten legt fest, wie „lichtstark“ eine Candela ist.

Das Wort „Candela“ klingt übrigens nicht ganz zufällig wie „candle“, das englische Wort für Kerze. Im Jahr 1948 wurde auf der 9. Internationalen Konferenz für Maße und Gewichte (CGPM) die Einheit Candela als international geltende Einheit für die Lichtstärke festgelegt; vorher hatte es in den verschiedenen Ländern unterschiedliche Einheiten und Definitionen gegeben. Einige davon basierten auf Flammen bzw. Kerzen. In Deutschland und Österreich wurde z. B. in der Einheit „Hefnerkerze“ gemessen. Eine Hefnerkerze (1 HK) entsprach der Lichtstärke aus einer ganz bestimmten Kerze (siehe Foto) und entspricht ca. 0,9 cd.

Kerzen wie die Hefnerkerze waren ein Standard für die Lichtstärke in Deutschland und Österreich, bis 1948 ein international gültiger Standard festgelegt wurde.

Kerzen wie diese Hefnerkerze waren ein Standard für die Lichtstärke in Deutschland und Österreich, bis 1948 ein international gültiger Standard festgelegt wurde.

Lichtstärke, Candela, Lichtstrom und Lumen

Candela Kegel

Für eine gleichmäßig abstrahlende Strahlungsquelle ist die Lichtstärke I der Quotient aus dem in eine Richtung abgegebenen Lichtstromanteil Δ und dem erfassten Raumwinkel ΔΩ. Die Einheit der Lichtstärke ist die Candela (cd).

 

Der Lichtstrom  einer Strahlungsquelle ergibt sich aus ihrer optischen Strahlungsleistung (in Watt) indem diese mit der Wirkung auf das idealisierte menschliche Auge, dem "photometrischen Normalbeobachter", bewertet wird. Die Einheit des Lichtstroms ist das Lumen (lm). 

Die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges

V-Lambda-Kurve

Die Abbildung zeigt die relative Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges (y-Achse) in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts in Nanometer (x-Achse), also der Farbe. Grünes Licht nehmen die (meisten) Menschen also besonders gut wahr, blaues und rotes Licht nicht so gut. In der Photometrie ist diese Empfindlichkeitskurve die Referenz zur Bewertung der Eigenschaften von Strahlern, d. h. es wird bewertet, wie dieses Licht vom Menschen wahrgenommen wird.