Candela

Ennen vuotta 1948 useissa maissa oli käytössä erilaisia valovoimastandardeja. Ne perustuivat yleensä määritellyn koostumuksen omaavan ”standardikynttilän” liekin kirkkauteen tai tietyn muotoisen hehkulampun kirkkauteen. Yksi tunnetuimmista näistä standardeista oli englantilainen kynttilätehon standardi. Yksi kynttiläteho oli valoa, jonka tuotti puhdas spermaseetti-kynttilä, joka painoi yhden kuudesosan paunasta ja paloi 120 jyvän tuntinopeudella. Saksassa, Itävallassa ja Skandinaviassa käytettiin Hefnerkerzeä, yksikköä, joka perustui Hefner-lampun tehoon.

Kävi selväksi, että tarvittiin paremmin määritelty yksikkö. Jules Violle oli ehdottanut standardia, joka perustui valoon, jota 1 cm2 platinaa sen sulamispisteessä (tai jäätymispisteessä) säteilee, ja kutsui sitä Violleksi. Valon voimakkuus johtui Planckin säteilijän (mustan kappaleen) vaikutuksesta ja oli siten riippumaton laitteen rakenteesta. Tämän ansiosta kuka tahansa pystyi helposti mittaamaan standardin, koska erittäin puhdasta platinaa oli laajalti saatavilla ja sitä oli helppo valmistaa.

Kansainvälinen valaistuskomissio (Commission Internationale de l’Éclairage) ja CIPM ehdottivat ”uutta kynttilää”, joka perustui tähän perusajatukseen. Uuden yksikön arvo valittiin kuitenkin siten, että se muistutti aiempaa yksikköä kynttiläteho jakamalla Violle 60:llä. CIPM julkisti päätöksen vuonna 1946:

Uuden kynttilän arvo on sellainen, että platinan jähmettymislämpötilassa olevan täyden säteilijän kirkkaus on 60 uutta kynttilää neliösenttimetriä kohti.

Sen jälkeen 9. CGPM ratifioi päätöksen vuonna 1948, jolloin se otti käyttöön tälle yksikölle uuden nimen, kandelan. Vuonna 1967 13. CGPM poisti termin ”uusi kynttilä” ja antoi kynttilän määritelmästä muutetun version, jossa täsmennettiin jäätyvään platinaan kohdistuva ilmanpaine:

Kynttilä on mustan kappaleen 1/600 000 neliömetrin suuruisen pinnan valovoima kohtisuorassa suunnassa jäätyvän platinan lämpötilassa 101 325 newtonin paineessa neliömetriä kohti.

Korkeissa lämpötiloissa Planckin säteilijän toteuttamiseen liittyvien vaikeuksien ja radiometrian tarjoamien uusien mahdollisuuksien vuoksi 16. CGPM hyväksyi vuonna 1979 kandelan uuden määritelmän:

Kandela on sellaisen lähteen valovoima tietyssä suunnassa, joka säteilee monokromaattista säteilyä taajuudeltaan 540×1012 hertsiä ja jonka säteilyn voimakkuus kyseisessä suunnassa on 1/683 wattia steradiaania kohti.

Määritelmässä kuvataan, miten tuotetaan valonlähde, joka (määritelmän mukaan) säteilee yhden kandelan, mutta siinä ei määritellä luminositeettifunktiota muiden taajuuksien säteilyn painottamiseksi. Tällaista lähdettä voitaisiin sitten käyttää kalibroimaan instrumentteja, jotka on suunniteltu mittaamaan valovoimaa suhteessa määriteltyyn valovoimafunktioon. SI-esitteen liitteessä tehdään selväksi, että luminositeettifunktiota ei ole määritetty yksiselitteisesti, vaan se on valittava, jotta kandela voidaan määritellä täydellisesti.

Mielivaltainen (1/683) termi valittiin, jotta uusi määritelmä vastaisi tarkasti vanhaa määritelmää. Vaikka kandela määritellään nyt sekunnin (SI:n perusyksikkö) ja watin (johdettu SI-yksikkö) avulla, kandela on määritelmän mukaan edelleen SI-järjestelmän perusyksikkö.

26. CGPM hyväksyi kandelan nykyaikaisen määritelmän vuonna 2018 osana SI:n perusyksiköiden vuoden 2019 uudelleenmäärittelyä, jossa SI:n perusyksiköt määriteltiin uudelleen fysikaalisten perusvakioiden avulla.

Jätä kommentti