کمیت های اساسی در روشنایی به ما کمک می‌کنند تا نور و خصوصیات آن را به صورت دقیق و برحسب واحدهای استاندارد مشخص کنیم. در روشنایی، مفاهیم مختلفی وجود دارند که برای اندازه‌گیری و شناخت ویژگی‌های نور و منابع نوری استفاده می‌شوند. در زیر، کمیت‌های اساسی در روشنایی را توضیح می‌دهم:
نور (Light) چیست؟
نور یکی از اشعه‌های الکترومغناطیسی است که بخشی از طیف الکترومغناطیسی را تشکیل میدهد. نور به عنوان یک امواج الکترومغناطیسی در طبیعت وجود دارد و در قالب پرتوهای نوری از منابع نوری مثل خورشید، چراغ‌ها، یا سایر منابع نوری دیگر به ما می‌رسد.
نور در طیف الکترومغناطیسی بین امواج مادون قرمز و اشعه ماوراء بنفش قرار دارد. امواج نور میتوانند دارای طول موج‌های مختلف باشند که این تفاوت در طول موج باعث تغییر رنگ نور و همچنین خصوصیات مختلف آن می‌شود. از نظر بصری، امواج با طول موج‌های کوتاهتر معمولاً به عنوان نور سرخ یا ماوراء بنفش شناخته می‌شوند. امواج با طول موج‌های بلندتر به عنوان نور آبی یا مادون قرمز شناخته می‌شوند.
نور یکی از عوامل اساسی در بینایی ما است و مرکب از فوتون‌ها (ذرات نور) است که توانایی تابش و جذب دارند. وقتی فوتون‌ها به چشم ما برخورد می‌کنند، باعث ایجاد سیگنال‌های الکتریکی در شبکیه چشم می‌شوند که به مغز منتقل می‌شوند و در نهایت تصویری که ما می‌بینیم را تشکیل می‌دهند. به‌طور خلاصه، نور یکی از مهم‌ترین عناصر در زندگی ما است و باعث پدیده‌های بصری، نورپردازی، و بسیاری از تجربیات حسی دیگر ما می‌شود.
کمیت های اساسی در روشنایی کدامند؟
حال مهم‌ترین اصطلاحات و مفاهیم روشنایی را برایتان معرفی می‌کنیم.
شار نوری (Luminous Flux)
لومن واحد اندازه‌گیری میزان روشنایی یک منبع نور است که بر اساس حساسیت چشم انسان به نور تعریف شده است. به عبارت دیگر، لومن نشان دهنده میزان نوری است که توسط چشم انسان دریافت می‌شود. شار نوری با نماد Φ نشان داده می شود و با واحد لومن (اختصاراً lm) اندازه‌گیری می‌شود و بیان‌گر میزان نوری است که از یک منبع به تمام جهت‌ها تابیده می‌شود.
شدت روشنایی (Illuminance)
لوکس نشان‌دهنده شدت نور یک منبع نوری روی یک سطح خاص (معمولاً سطح زمین یا یک سطح افقی دیگر) است. به‌طور دقیق‌تر، لوکس نشان‌دهنده توان نوری یک لومن بر متر مربع روی یک سطح مشخص است. این کمیت بیان‌گر میزان نور موجود در یک نقطه خاص از فضا یا سطح است. شدت روشنایی را با نماد E نشان می دهند و واحد اندازه‌گیری شدت نور لوکس (Lux) است و آن را با دستگاهی به نام لوکس متر اندازه گیری می کنند.
شدت نور (Luminous Intensity)
کاندلا واحد اندازه‌گیری شدت نور یک منبع نوری به یک جهت خاص است. کاندلا نشان‌دهنده مقدار نوری است که یک منبع نوری به سمت یک جهت خاص تابانده و انتشار میدهد. این کمیت مختص منابع نوری هدفمند مثل فلاش‌ها و چراغ‌های دارای جهت‌دهی قابل تنظیم است. شدت نور با نماد I نشان می دهند و این کمیت توسط منحنی توزیع شدت نور یا LDC نمایش داده می‌شود.
منحنی شدت نور چیست؟
منحنی توزیع شدت نور (Light Intensity Distribution Curve) نمایان‌گر توزیع مکانی شدت نور یک منبع نوری در یک صفحه یا فضای مشخص است. این منحنی نشان میدهد که چگونه شدت نور از منبع نوری به اطراف آن تغییر می‌کند و نقاطی را که میزان شدت نور بیشتر یا کمتری دارند نشان میدهد. منحنی توزیع شدت نور معمولاً به صورت دایره‌ها، مستطیل‌ها یا انحناها در نمودار نمایش داده می‌شود. شدت نور به ازای مختلف زوایای افقی و عمودی از منبع نور تعیین می‌شود و این منحنی نشان میدهد که نور از منبع در چه جهت‌هایی قوی‌تر یا ضعیف‌تر است.
بهره نوری (Luminous Efficiency):
بهره نوری نشان‌دهنده کارایی یک منبع نوری است که چه مقدار از انرژی الکتریکی که به یک لامپ یا منبع نوری می‌دهیم به صورت نور به ما بازمی‌گردد. به عبارت دیگر، بهره نوری نشان میدهد چه میزان نور در واقعیت به محیط پرتاب می‌شود به نسبت مصرف انرژی آن. به زبان ساده تر نسبت شار نوری به توان الکتریکی مصرفی لامپ را بازده نوری لامپ می گویند. واحد بهره نوری لومن بر وات (lm/w) است که در واقع نشان میدهد با مصرف هر وات چقدر نور تولید می کند.
شاخص نمود رنگ (Color Rendering Index):
نشان‌دهنده توانایی یک منبع نور در بازتولید صحیح رنگ‌ها است. این شاخص در محدوده ۰ تا ۱۰۰ قرار دارد، که اگر نزدیک به ۱۰۰ باشد، منبع نور بهترین توانایی در بازتولید رنگ‌ها را دارد. این شاخص مهم است زیرا نشان میدهد چقدر رنگ‌ها واقعی‌تر و دقیق‌تر از نظر اطرافیان دیده می‌شوند. هرچه این عدد به ۱۰۰ نزدیک تر باشد یعنی اجسام در زیر این نور به رنگ واقعیشان نزدیک ترند و بهتر دیده می شوند.
درجه حرارت رنگ (Color Temperature):
درجه حرارت رنگ نشان‌دهنده طیف رنگی است که یک منبع نور می تاباند. این درجه حرارت با واحد کلوین (Kelvin) اندازه‌گیری می‌شود. منابع نور با درجه حرارت رنگ بالاتر، به‌طور کلی دارای نور سرد و آبی‌تر هستند، در حالی که منابع نور با درجه حرارت رنگ پایین‌تر دارای نور گرم و زردتر هستند. درجه حرارت رنگ یکی از عوامل مهم در انتخاب نور مناسب برای محیط‌های مختلف است و می‌تواند تأثیر مهمی بر روی تجربه بصری و احساسات مرتبط با فضاها و تصاویر داشته باشد.
به عنوان مثال، در محیط‌های خانگی و اتاق‌های استراحت معمولاً از رنگ‌های گرمتر استفاده می‌شود تا حس آرامش و دلپذیری ایجاد شود. در حالی که در محیط‌های کاری، برخی از طرح‌ها و تصاویر بهتر با نورهای سرد هماهنگ می‌شوند تا تمرکز و انرژی بیشتری به کارکردن و یا تماشای صحنه‌ها افزوده شود.
درخشندگی (Luminance)
درخشندگی به میزان نوری اشاره دارد که یک سطح، یک شیء یا یک منطقه در فضا از خود منتشر می‌کند؛ یا نوری که از منبع نور به سوی آن سطح یا شیء بازتابیده می‌شود. این ویژگی بصری به میزان روشنایی و چشم‌پردازی یک نقطه یا سطح اشاره دارد.
درخشندگی واحد کاندلا در متر مربع یا نیت (cd/m²) اندازه‌گیری می‌شود. مقدار درخشندگی یک جسم به عوامل زیادی بستگی دارد. از جمله نوع منبع نوری، خاصیت سطح جسم، زاویه نورپرتابی، تأثیر نورپردازی محیط اطراف و نوع حسگر یا چشمی که نور را دریافت می‌کند. از این رو، درخشندگی می‌تواند به‌طور کلی بر تأثیر واقعیت و به‌ویژه در محیط‌های سه‌بعدی و تجربه‌های واقعیت مجازی واقع‌گرایانه تأثیر بگذارد. یکی از ویژگی‌های مهم و رایج در نورپردازی، هنرهای تصویری، فیزیک نور و بسیاری از زمینه‌های دیگر درخشندگی است.
خیرگی (Glare)
خیرگی یک اصطلاح مهم در علم نورپردازی و بصری است که به اشاره به مشکلات ایجاد شده توسط نورهای روشن یا تابش‌های قوی نسبت به یک تصویر یا مشاهده‌کننده می‌پردازد. این پدیده غالباً به دلیل تفاوت شدت نور در یک صحنه باعث کاهش وضوح، تاریکی‌ها، تضادها و تغییرات بصری می‌شود. خیرگی ممکن است به صورت مستقیم با یک منبع نوری روبرو باشد یا از روی سطوح بازتابنده‌ای مثل شیشه، آب، برف و یا برخی سطوح لامپی‌ها به دست آید. برخی از علل و عوامل موجب خیرگی عبارتند از:
- اختلاف شدت نور: وجود نورهای بسیار روشن یا منابع نوری قوی در یک صحنه می‌تواند باعث تفاوت شدید در شدت نور محیط شود و خیرگی را ایجاد کند.
- انعکاس نور از سطوح بازتابنده: سطوح شیشه‌ای، آب، برف و یا سطوح لامپی که نور را به دیدگاه مشاهده‌کننده بازتاب می‌دهند، میتوانند خیرگی را تشدید کنند.
- نورهای مزاحم: نورهایی که به طور مستقیم و بدون انعکاس از منبع تابش می‌کنند، ممکن است باعث کاهش وضوح و راحتی دید مشاهده‌کننده شوند.
- آسیب زدن به سطوح حساس: خیرگی می‌تواند منجر به آسیب زدن به سطوح حساس مثل چشم‌ها شود، این امر به خصوص در مقابل نورهای بسیار روشن مثل نور خورشید یا لامپ‌های قوی اتفاق می‌افتد.
برای کاهش خیرگی و بهبود راحتی دید و وضوح تصاویر، از روش‌ها و اقدامات نورپردازی مناسب مانند استفاده از فیلترهای خیرگی، موقعیت مناسب منابع نوری و کنترل شدت نور استفاده می‌شود. همچنین در طراحی محیط‌های داخلی و خارجی، در نظر گرفتن جهت و موقعیت مناسب نورها به منظور کاهش احتمال ایجاد خیرگی اهمیت دارد.
