發(fā)光強度的基本單位坎德拉是國際單位制的基本單位之一.本文較詳細敘述了它的定義及其歷史演變,簡單介紹了該定義的復現(xiàn)原理、方法和實驗裝置.我國于1982年用電校準輻射計復現(xiàn)發(fā)光強度單位坎德拉,其總的不確定度為±0.28%.最后,對坎德拉的發(fā)展方向作了簡要的說明. /Z!$bD
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坎德拉是發(fā)光強度單位,是國際單位制(SI)七個基本單位之一,用符號“cd”表示. XzX2V">(%
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眾所周知,光是人類、生物以至自然界賴以生存和發(fā)展的一種重要物質(zhì).科學家研究發(fā)現(xiàn),人的眼睛等感覺器官,從外界接收的全部信息中,有百分之七十以上來自光.人類對光的認識,也經(jīng)歷了由現(xiàn)象到本質(zhì)的發(fā)展過程,光學計量也正是伴隨著這一認識過程而產(chǎn)生和發(fā)展的.本文僅將發(fā)光強度的定義、演變及其復現(xiàn)作一扼要的介紹. @ <2y+_e
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一.發(fā)光強度的原始定義——燭光 WLwi
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發(fā)光強度的原始計量是通過人眼的感覺進行的.大約二百年前,已經(jīng)使用“燭光”作為發(fā)光強度的單位.它是一支蠟燭在水平方向上的發(fā)光強度.如 1860年,英國都市氣燈法規(guī)所采用的“鯨蠟”.后來相繼使用的標準光源還有菜油燈、戊烷燈和純乙酸戊酯燈等. "aI)LlyCY
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與此同時,科學家從理論上探討了發(fā)光強度.1727年,P.鮑吉爾發(fā)表他的著作《關于光分度的光學實驗》,這無疑可認為是目視光度測量的第一個重要嘗試.1760年,朗白在他的一部專著中,詳細闡述和定義了光通量、發(fā)光強度、照度、亮度等重要的光度學參數(shù),還闡明了它們之間的數(shù)學聯(lián)系.這些研究工作對光度計量的發(fā)展具有重要意義. m[Ihte->
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1881年,國際電工技術委員會根據(jù)科學技術的發(fā)展和要求,把“燭光”規(guī)定為國際性單位,并定義如下: TOKt{`2}
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將一磅鯨魚油脂制成六支蠟燭,以每小時120格令的速度燃燒時,在水平方向的發(fā)光強度為1燭光. X=Ar"Dx}}s
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上述定義中的格令為質(zhì)量單位.從這個定義可以看出,發(fā)光強度不僅與燃料有關,而且還與燈芯、火焰高度等因素有關,因此它的復現(xiàn)性和穩(wěn)定性都不理想. 5mpql[v3P
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1879年,維奧列為了避免火焰標準的不方便,建議采用凝固過程的純白金槽一平方厘米表面發(fā)出的光強度作為發(fā)光強度標準.由于各種原因(例如鉑的純度不高等),使得其重復性較差,未能采用.但這種想法對后來的光度的發(fā)展有一定的影響. 4F0w+wJD
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1879年,愛迪生發(fā)明白熾燈,人工照明變成現(xiàn)實,同時也促進了光度計量的發(fā)展.1909年英國、法國和美國的有關研究機構(gòu),為了統(tǒng)一和提高國際范圍的發(fā)光強度,協(xié)議采用炭絲白熾燈定義發(fā)光強度,即 rP2h9Cb
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由戊烷燈導出并用一組45個炭絲白熾燈所組成的平均發(fā)光強度.并稱之為“國際燭光”. qC"`i}7
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炭絲白熾燈的穩(wěn)定性較好,但復現(xiàn)性較差,幾乎無法制出兩個發(fā)光強度一樣的白熾燈,因此這個基準不完全令人滿意,只能是暫時性的. S{8-XiL,
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二、發(fā)光強度的新定義——坎德拉 =_iYT044p
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1908年,Waiolner和Burgess提出用浸沒在盛有凝固鉑的槽中的黑體作為發(fā)光強度標準.1933年,黑體的性質(zhì)提供一個從理論上解決發(fā)光強度的方法,采用這個原理,新的光度單位將建立在鉑凝固點溫度時的黑體的光輻射上.于是,1937年,國際照明委員會(CIE)和國際計量委員會決定從1940年起使用“新燭光”為發(fā)光強度單位,并定義如下: 2)\MxvfOh
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全輻射體在鉑凝固溫度下的亮度為60新燭光每平方厘米. &8Vh3QLEx
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