Valgustugevus

**Valgustugevus** (ingl k *luminous intensity*) on füüsikaline suurus, mis väljendab punktikujulisest valgusallikast lähtuva valgusvoo suurust antud ruuminurgas.

Valgustugevuse tähist *I*v kasutatakse siis, kui on vaja eristada valgussuurust vastavast kiirgussuurusest, siin kiirgustugevusest *I*e. Kui vaatluse all on üksnes valgussuurused, kasutatakse tähist *I* (ilma indeksita).

Valgustugevuse mõõtühik on kandela (cd): 1 cd = 1 lm/sr.

Valgustugevus on rahvusvahelises füüsikaliste suuruste süsteemis üks seitsmest põhisuurusest ja selle mõõtühik kandela on üks seitsmest SI-süsteemi põhiühikust.
 
Valgustugevuse definitsioon: Valgusallika valgustugevus antud suunas on valgusallikast lähtuva, antud suunda sisaldavas ruuminurgaelemendis dΩ leviva valgusvoo d*Φ* ja nimetatud ruuminurgaelemendi jagatis: 
: I \, = \, \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}\Omega},
kus dΦ on valgusallikast lähtuv valgusvoog ja dΩ on ruuminurk.

Kui valgustugevus on vaadeldavas ruuminurgas Ω igas suunas ühesuurune, avaldub valgustugevus sellesse ruuminurga kiirguva valgusvoo *Φ* ja ruuminurga *Ω* jagatisena:
: I_v=\frac{\Phi}{\Omega}.

## Valgustugevuse seos teiste fotomeetriliste suurustega

### Valgusvoog
Valgusallikast ruuminurga *Ω* ulatuses leviv valgusvoog *Φ*Ω on võrdne valgustugevuse *I* ja selle ruuminurga korrutisega (cd∙sr):
: \Phi_{\Omega} \, = \, I \cdot \Omega.
Ruuminurk võib üldjuhul olla suvalise kujuga. Kõige lihtsam on arvutus pöördkoonusekujulise ruuminurga korral. Niisuguse ruuminurga suuruse steradiaanides saab väljendada koonuse tipunurga α kaudu:
:\textstyle \Omega = 2 \pi \left( 1-\cos\,( \frac{\alpha}{2} \right).
Mistahes nurgale vastava steradiaanide arvu võib saada ka kõrvaloleva tabeli andmeid kasutades. 

### Valgustustihedus
Kui valgusallikast lähtuv valgus langeb kaugusel *r* asuvale pinnale suurusega *A*, siis valgustustihedus *E* võrdub sellele pinnale langeva valgusvoo *Φ*  ja pinna suuruse jagatisega. Et *Φ* = *I × Ω* ja ruuminurga definitsiooni kohaselt *Ω/A* = 1/*r*2, saame tulemuseks, et pinna valgustustihedus on võrdne jagatisega *I/r*2:
:E \, = \, \frac{\Phi}{A} \, = \, \frac{I \cdot \Omega}{A} \, = \, \frac{I}{r^2}.

### Heledus
Valgusallika pinna heledus 
: L \, = \, \frac{I}{A \ \cos \vartheta} , 
kus *A* on pinna suurus ja *ϑ* nurk pinna normaali ja kiirtekimbu suuna vahel.
Seega on valgusallika heledus võrdne tema pinnaelemendilt antud suunas lähtuva kiirtekimbu valgustugevusega.

## Valgustugevuse mõõtmine
Valgustugevuse mõõtmise põhimõtet saab selgitada järgmiselt. Kui punktikujuline valgusallikas paikneb 1-meetrise raadiusega kera keskpunktis, siis lõikab 1 steradiaani suurune ruuminurk *Ω* vastavalt steradiaani definitsioonile kerast 1-ruutmeetrise pinna *A*. Valgustugevus *I* ja valgusvoog *Φ* on seotud valgustustihedusega *E*:
:E \, = \, \frac{\Phi}{A} \, = \, \frac{I \cdot \Omega}{A}. 
Vaadeldaval juhul *Ω* = 1 sr ja *A* = 1 m2, järelikult *E = I*, nii et valgustustihedus (luksides) on arvuliselt võrdne valgusallika valgustugevusega (kandelates). Seega näitab kera sisepinnal asuv luksmeeter sel juhul ühtlasi valgustugevust. 

## Arvutusnäide
Tavalise majapidamisküünla valgusvoog *Φ* on umbes 12 luumenit. Vaatleme kõigepealt olukorda, et  valgusvoog on isotroopne, s.o  levib ühtlaselt igas suunas, seega ruuminurgas 4π = 12,566 sr. Eeltoodud seosest *Φ* = *I∙Ω* saame, et *I* = *Φ*/*Ω*; seega küünal valgustab igas suunas valgustugevusega *I* = 12/12,566 ≈ 1 kandela.

Kui niisuguse valgusallika  valgusvoog koondada kitsaks valgusvihuks (nagu prožektoris) avanurgaga näiteks 10°, siis vastab sellele ruuminurk 0,0239 sr (vt tabel) ja valgustugevus kiirtevihus on 12/0,0239 ≈ 500 kandelat.  

Näiteks 100-vatise hõõglambi (vastavalt 13–15-vatise leedlambi) valgustugevus igas suunas on umbes 100 kandelat, LED-indikaatorlambil (poolsfääris) 50–100 mcd (millikandelat).

## Vaata ka
* Fotomeetria

## Viited

## Välislingid
* Lighting calculators & calculations