Fisica General Burbano

624 ÓPTICA FÍSICA
La CANDELA (cd) es la intensidad luminosa en una dirección determinada de una abertura
perpendicular a esta dirección, que tenga una superficie de 1/600 000 de metro cuadrado y
radie como un radiador integral o cuerpo negro a la temperatura de fusión del platino
(2 043 K = 1 770 ºC), bajo la presión de 101 325 pascales.
La unidad de flujo luminoso, a la que llamamos LUMEN (lm) es por tanto, el flujo emitido por un
foco luminoso uniforme y puntiforme de una candela en un ángulo sólido de un estereorradián:
1 lm = 1 cd · sr. El flujo total emitido por dicho foco es 4p lm.
Para un foco puntual que emite un vatio de flujo energético de máxima luminosidad relativa
(V l
= 1 y l = 555 nm), le corresponde un flujo luminoso de 685 lúmenes; o lo que es lo mismo
1/685 W de radiación de 555 nm corresponden a 1 lm de flujo luminoso.
Si consideramos una luz de factor de efeciencia 0,2, un vatio de su energía radiante corresponde
a 685 × 0,2 lm.
Se llama RENDIMIENTO FOTOMÉTRICO de una fuente al cociente entre el flujo luminoso y el flujo
radiante; o lo que es lo mismo: al cociente de los lúmenes que produce la fuente a los
que debería producir si toda la energía radiante fuese de luz de factor de eficiencia uno.
Fig. XXVI-22.– Foco extenso. Luminancia.
Fig. XXVI-23.– Ley de Lambert.
Fig. XXVI-24.– Para determinar el
valor de la iluminación (ley de Lambert).
PROBLEMAS: 16al 21.
XXVI – 16. Focos extensos. Luminancia
Las lámparas fluorescentes, globos esmerilados, etc., son focos extensos (difusores) cuya característica
como emisores de luz es su LUMINANCIA (también llamada BRILLO). Supongamos un foco extenso
en el que tomamos un entorno, tan pequeño en comparación con la superficie S, que puede
considerarse como foco puntual de intensidad I y consideremos la dirección r de emisión que forma
un ángulo j con la normal a la superficie emisora (Fig. XXVI-22); la LUMINANCIA del foco en tal
dirección es:
I
L =
S cos j
Haciendo I = 1 candela, S = 1 m 2 ó 1 cm 2 y cos j = 1 (emisión en dirección normal) obtenemos
las unidades de luminancia en el SI llamada NIT (nt) y en el CGS llamada STILB (sb):
1 cd 1lm
1 cd 1lm
1nt
= = 1 sb = = = 10 4 nt
2 2 2 2
1m
1m
? sr
1 cm 1 cm ? sr
El NIT es la luminancia o brillo de un manantial extenso de luz que tiene en la dirección considerada,
dirección del ángulo sólido, la intensidad de una candela por metro cuadrado de área de
superficie aparente (S cos j), proyección de la superficie manantial de luz S sobre el plano perpendicular
a la dirección considerada. La Luna llena tiene una luminancia de 2 500 nt y el Sol de
1,6 × 10 9 nt, ambas medidas a través de la atmósfera.
XXVI – 17. Iluminación de una superficie. Ley de Lambert
«ILUMINACIÓN DE UNA SUPERFICIE es el flujo luminoso que recibe en cada unidad de área».
E
h = F R
= dF
dS
Su unidad en el SI es el LUX (lx): iluminación de una superficie que recibe el flujo luminoso de
un lumen en cada metro cuadrado: 1 lx = 1 lm/m 2 = 1 cd · sr/m 2 .
LEY DE Jean Henry LAMBERT (1728-1777): La iluminación producida por un foco puntual es
directamente proporcional a la intensidad del foco, inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia al foco emisor, y directamente proporcional al coseno del ángulo formado
por los rayos incidentes y la normal a la superficie (Fig. XXVI-23).
E = I cos j
2
r
Cuando los rayos inciden normalmente a la superficie (j = 0; cos j = 1) la iluminación producida
por un foco, a una determinada distancia, es máxima.
En efecto: en la Fig. XXVI-24, podemos observar que la superficie dS viene relacionada con la
dS′, trazada desde F como centro, por la fórmula: dS′ =dS cos j, puesto que siendo infinitamente
pequeñas dS y dS′, está última se puede considerar como la proyección de la primera. El ángu-
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