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Medindo Luz – a candela e derivados

26 de agosto de 2019

Quando pensamos em medir a luz, a primeira coisa que nos vem à mente é, por incrível que pareça, a sua velocidade. Talvez o responsável por esse estranho ponto de vista seja o cinema, que nos apresenta filmes de ficção científica onde lidar com a velocidade da luz é coisa corriqueira.

É claro que a velocidade da luz é fundamental para a ciência, mas no dia a dia nos importa muito mais conhecer outras maneiras de medir a luz. São as grandezas e unidades fotométricas: a candela (cd) para medir a intensidade luminosa, o lúmen (lm) para medir o fluxo luminoso, e o lux (lx) para descrever o iluminamento.

A candela, símbolo cd, é uma das sete unidades de base do SI. É definida como a Intensidade luminosa, numa direção dada, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540 x 1012 hertz e cuja intensidade energética naquela direção é 1/683 watt por esterradiano (Unidade de Base ratificada pela 16ª CGPM – 1979) .

Bom, não é à toa que a candela não é muito popular. Essa definição é um pouco obscura. Vamos esclarecer melhor:

Foram muitas as tentativas para definir a intensidade luminosa. Por fim, os cientistas resolveram usar como referência para a candela, a sensibilidade do olho humano. Depois de uma série de experiências com muitas pessoas, concluiu-se que:

A intensidade luminosa que proporciona a melhor visão diurna ao olho humano (visão fotópica) está situada, dentro do espectro de luz visível, no comprimento de onda de 555 nm (nanometros), o que equivale à radiação monocromática de frequência 540 x 1012 hertz (citada na definição de candela), e que corresponde à luz de cor amarelo-esverdeada do espectro.

E que a intensidade de energia que melhor sensibiliza o olho humano nessa faixa é de 1/683 W. O watt é unidade de medir quantidade de energia, e o esterradiano é medida de ângulo sólido, que no caso pode ser representado por um “cone” de luz. A candela junta esses dois aspectos.

 

Uma vez definida a candela, podemos definir o lúmem, que é o fluxo luminoso emitido por uma fonte puntiforme e invariável de 1 candela, de mesmo valor em todas as direções, no interior de um ângulo sólido de 1 esterradiano. O poste de iluminação na ilustração dá uma ideia do lúmen.

A partir da definição de lúmen, definimos o lux, que é o Iluminamento de uma superfície plana de um metro quadrado de área, sobre a qual incide perpendicularmente um fluxo luminoso de 1 lúmen, uniformemente distribuído. Ou seja, iluminamento é a relação entre a quantidade de fluxo luminoso que incide sobre uma superfície, e a área dessa superfície. Para medir o iluminamento de um ambiente usa-se o luxímetro.

No dia a dia, porém, o que mais usamos (ou deveríamos usar) é o fluxo luminoso, pois o lúmen é a unidade ideal para avaliar quanto uma lâmpada pode iluminar. Acontece que antigamente, quando só existiam lâmpadas incandescentes,  a referência era o watt, que como vimos é unidade de medir quantidade de energia, e não luz. As pessoas habituaram-se a relacionar a energia gasta por uma lâmpada com a sua capacidade de iluminar. Mas essa relação mudou com a chegada das lâmpadas fluorescentes e LED. Por isso, hoje em dia, é obrigatório constar a quantidade de lúmens nas embalagens das lâmpadas.

Medições fabulosas – A coruja, a pomba e a águia.

31 de março de 2017
coruja&aguia

Esta fábula pretende ser uma continuação de “A Coruja e a Águia”, de Esopo.

No passado a águia e a coruja haviam sido tão amigas que tinham feito um acordo para que nenhuma delas comesse os filhotes da outra.
O acordo, porém, não deu certo. Acontece que para poder identificar e poupar os filhos da coruja, a águia quis saber como eles eram, mas a coruja os descreveu com tantos predicados e mimos, que quando a águia encontrou um ninho com três monstrinhos dentro não imaginou que fossem os filhotes da amiga, e devorou todos eles.
A partir de então as duas aves tornaram-se inimigas, até uma pomba ter a luminosa ideia de promover a paz entre elas.
Reuniram-se as três no topo de um penhasco, e a pomba começou por mostrar como as duas beligerantes tinham muito em comum.
– Vocês são muito parecidas – disse a pomba – Não tem cabimento continuarem inimigas! Vejam, ambas são excelentes caçadoras, dominam os céus, não temem ninguém e nada escapa à sua visão aguçada.
– Não é bem assim – falou de má vontade a coruja – Eu tenho a melhor visão.
– Não parece – retrucou a águia – a julgar pelo modo como você vê os seus filhotes…
– É você que não consegue distinguir o belo do feio…
– Isso é passado – atalhou rapidamente a pomba – Não falemos mais nisso. Eu quis dizer que ambas têm visão excelente.
– Mas nós, as águias, enxergamos muito mais longe.
– E você esqueceu que eu enxergo à noite? – insistiu a coruja.
– Calma, calma! Você, Dona Coruja, sábia como é, ao menos escute a argumentação da sua amiga Dona Águia.
– Não somos mais amigas, mas se é o que você quer, vamos lá. Prossiga, Águia…
– Pois bem, eu consigo identificar um camundongo em movimento, na relva alta, mesmo quando estou voando a 4.000 metros de altura.
– Enxergar à luz do dia qualquer um enxerga – desdenhou a coruja – A sua vantagem é apenas quantitativa. Eu, ao contrário, consigo ver o mesmo camundongo a oitenta metros, numa noite sem lua, quando a intensidade luminosa e o fluxo luminoso estão reduzidos ao mínimo!
– Lá vem ela com cientificismos – reclamou a águia – Dá para traduzir?
– Com prazer! Intensidade luminosa é a concentração de luz, numa direção dada, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540 x 10¹² hertz e cuja intensidade energética naquela direção é 1/683 watt por esterradiano. A unidade SI é a candela…
– Essa coruja só pode estar brincando!
– …enquanto fluxo luminoso é a radiação total emitida por uma fonte puntiforme e invariável de 1 candela, de mesmo valor em todas as direções, no interior de um ângulo sólido de 1 esterradiano. A unidade SI é o lúmen.
– Eu vou estraçalhar essa tratante!
– Calma, Dona Águia – interveio a pomba – Aposto que a Dona Coruja vai explicar isso melhor.
– Tudo bem – falou a coruja com ar superior – Podemos dizer que intensidade luminosa é a concentração de luz numa dada direção específica, irradiada por segundo, enquanto fluxo luminoso é a radiação emitida em todas as direções por uma fonte de luz, como numa lâmpada, por exemplo.
– Não sei porque perco o meu tempo com essa orelhuda – disse a águia – Somos de mundos diferentes. Em comum, mesmo, só temos o paladar.
– É verdade, completou a coruja – Ambas caçamos ratos, cobras, rãs, lagartos, às vezes até pombas…
– Às vezes até pombas – concordou a águia, com uma expressão estranha – às vezes até pombas…
Não é preciso dizer que a amizade entre a coruja e a águia foi restabelecida e selada com um jantar ao entardecer, no qual a pomba teve participação especial.

Moral da história: Se você tiver a brilhante ideia de conciliar rapinantes, certifique-se de não estar no cardápio deles.