ISO 80000-7:2008
(Main)Quantities and units — Part 7: Light
Quantities and units — Part 7: Light
ISO 80000-7:2008 gives names, symbols and definitions for quantities and units for light and other electromagnetic radiation. Where appropriate, conversion factors are also given.
Grandeurs et unités — Partie 7: Lumière
L'ISO 80000-7:2008 donne les noms, les symboles et les définitions des grandeurs et unités de lumière et d'autres rayonnements électromagnétiques. Des facteurs de conversion sont également indiqués, s'il y a lieu.
Veličine in enote - 7. del: Svetloba
Standard ISO 80000-7 podaja imena, simbole in definicije za veličine in enote za svetlobo in druga elektromagnetna sevanja. Kjer je primerno, so navedeni tudi pretvorniki (pretvorni dejavniki).
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 80000-7:2013
01-julij-2013
1DGRPHãþD
SIST ISO 31-6:1995/Amd. 1:2001
SIST ISO 31-6+A1:2008
9HOLþLQHLQHQRWHGHO 6YHWORED
Quantities and units - Part 7: Light
Grandeurs et unités - Partie 7: Lumière
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 80000-7:2008
ICS:
01.060 9HOLþLQHLQHQRWH Quantities and units
SIST ISO 80000-7:2013 sl
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 80000-7:2013
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SIST ISO 80000-7:2013
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 80000-7
First edition
2008-11-15
Quantities and units —
Part 7:
Light
Grandeurs et unités —
Partie 7: Lumière
Reference number
ISO 80000-7:2008(E)
©
ISO 2008
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Names, symbols and definitions . 1
Bibliography . 44
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ISO 2008 – All rights reserved iii
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 80000-7 was prepared by Technical Committee ISO/TC 12, Quantities, units, symbols, conversion factors
in cooperation with IEC/TC 25, Quantities and units, and their letter symbols.
This first edition of ISO 80000-7 cancels and replaces the third edition of ISO 31-6:1992. It also incorporates the
Amendment ISO 31-6:1992/Amd.1:1998. The major technical changes from the previous standard are the
following:
— the presentation of numerical statements has been changed;
—0.5.3 Photopic quantities, 0.5.4 Scotopic quantities and 0.5.5 Values have been added;
— the normative references have been changed;
— new items have been added and denoted by dash (see 0.1);
— the order and the definitions of luminous terms have been changed to bring the presentation more in line
with the International Electrotechnical Vocabulary.
ISO 80000 consists of the following parts, under the general title Quantities and units:
— Part 1: General
— Part 2: Mathematical signs and symbols to be used in the natural sciences and technology
— Part 3: Space and time
— Part 4: Mechanics
— Part 5: Thermodynamics
— Part 7: Light
— Part 8: Acoustics
— Part 9: Physical chemistry and molecular physics
— Part 10: Atomic and nuclear physics
— Part 11: Characteristic numbers
— Part 12: Solid state physics
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
IEC 80000 consists of the following parts, under the general title Quantities and units:
— Part 6: Electromagnetism
— Part 13: Information science and technology
— Part 14: Telebiometrics related to human physiology
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
Introduction
0.1 Arrangements of the tables
The tables of quantities and units in this International Standard are arranged so that the quantities are
presented on the left-hand pages and the units on the corresponding right-hand pages.
All units between two full lines on the right-hand pages belong to the quantities between the corresponding full
lines on the left-hand pages.
Where the numbering of an item has been changed in the revision of a part of ISO 31, the number in the
preceding edition is shown in parenthesis on the left-hand page under the new number for the quantity; a dash
is used to indicate that the item in question did not appear in the preceding edition.
0.2 Tables of quantities
The names in English and in French of the most important quantities within the field of this International
Standard are given together with their symbols and, in most cases, their definitions. These names and symbols
are recommendations. The definitions are given for identification of the quantities in the International System of
Quantities (ISQ), listed on the left hand pages of the table; they are not intended to be complete.
The scalar, vector or tensor character of quantities is pointed out, especially when this is needed for the
definitions.
In most cases only one name and only one symbol for the quantity are given; where two or more names or two
or more symbols are given for one quantity and no special distinction is made, they are on an equal footing.
When two types of italic letters exist (for example as with ϑ and θ; ϕ and φ; a and a; g and g) only one of these
is given. This does not mean that the other is not equally acceptable. It is recommended that such variants
should not be given different meanings. A symbol within parenthesis implies that it is a reserve symbol, to be
used when, in a particular context, the main symbol is in use with a different meaning.
In this English edition, the quantity names in French are printed in an italic font, and are preceded by fr. The
gender of the French name is indicated by (m) for masculine and (f) for feminine, immediately after the noun in
the French name.
0.3 Tables of units
0.3.1 General
The names of units for the corresponding quantities are given together with the international symbols and the
definitions. These unit names are language-dependent, but the symbols are international and the same in all
th 1)
languages. For further information, see the SI Brochure (8 edition 2006) from BIPM and ISO 80000-1 .
The units are arranged in the following way.
a) The coherent SI units are given first. The SI units have been adopted by the General Conference on
Weights and Measures (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM). The use of coherent SI units,
1) To be published.
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vi ISO 2008 – All rights reserved
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
and their decimal multiples and submultiples formed with the SI prefixes are recommended, although the
decimal multiples and submultiples are not explicitly mentioned.
b) Some non-SI units are then given, being those accepted by the International Committee for Weights and
Measures (Comité International des Poids et Mesures, CIPM), or by the International Organization of Legal
Metrology (Organisation Internationale de Métrologie Légale, OIML), or by ISO and IEC, for use with the SI.
Such units are separated from the SI units in the item by use of a broken line between the SI units and the
other units.
c) Non-SI units currently accepted by the CIPM for use with the SI are given in small print (smaller than the text
size) in the “Conversion factors and remarks” column.
d) Non-SI units that are not recommended are given only in annexes in some parts of this International
Standard. These annexes are informative, in the first place for the conversion factors, and are not integral
parts of the standard. These deprecated units are arranged in two groups:
1) units in the CGS system with special names;
2) units based on the foot, pound, second, and some other related units.
e) Other non-SI units given for information, especially regarding the conversion factors, are given in another
informative annex.
0.3.2 Remark on units for quantities of dimension one, or dimensionless quantities
The coherent unit for any quantity of dimension one, also called a dimensionless quantity, is the number one,
symbol 1. When the value of such a quantity is expressed, the unit symbol 1 is generally not written out
explicitly.
EXAMPLE 1 Refractive index n = 1,53× 1 = 1,53
Prefixes shall not be used to form multiples or submultiples of this unit. Instead of prefixes, powers of 10 are
recommended.
3
EXAMPLE 2 Reynolds number Re = 1,32× 10
Considering that plane angle is generally expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of
two areas, in 1995 the CGPM specified that, in the SI, the radian, symbol rad, and steradian, symbol sr, are
dimensionless derived units. This implies that the quantities plane angle and solid angle are considered as
derived quantities of dimension one. The units radian and steradian are thus equal to one; they may either be
omitted, or they may be used in expressions for derived units to facilitate distinction between quantities of
different kind but having the same dimension.
0.4 Numerical statements in this International Standard
The sign = is used to denote “is exactly equal to”, the sign ≈ is used to denote “is approximately equal to”, and
the sign := is used to denote “is by definition equal to”.
Numerical values of physical quantities that have been experimentally determined always have an associated
measurement uncertainty. This uncertainty should always be specified. In this International Standard, the
magnitude of the uncertainty is represented as in the following example.
EXAMPLE l = 2,347 82(32) m
In this example, l = a(b) m, the numerical value of the uncertainty b indicated in parentheses is assumed to
apply to the last (and least significant) digits of the numerical value a of the length l. This notation is used when
b represents the standard uncertainty (estimated standard deviation) in the last digits of a. The numerical
example given above may be interpreted to mean that the best estimate of the numerical value of the length l
(when l is expressed in the unit metre) is 2,347 82 and that the unknown value of l is believed to lie between
(2,347 82− 0,000 32) m and (2,347 82 + 0,000 32) m with a probability determined by the standard
uncertainty 0,000 32 m and the normal probability distribution of the values of l.
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ISO 2008 – All rights reserved vii
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
0.5 Special remarks
0.5.1 Quantities
ISO 80000-7 contains a selection of quantities pertaining to light and other electromagnetic radiation. “Radiant”
quantities relating to radiation in general may be useful for the whole range of electromagnetic radiations,
whereas “luminous” quantities pertain only to visible light.
In several cases, the same symbol is used for a trio of corresponding radiant, luminous and photon quantities
with the understanding that subscripts e for energetics, v for visible and p for photon will be added whenever
confusion between these quantities might otherwise occur.
For ionizing radiations, however, see ISO 80000-10.
Systematically, different fonts are used to distinguish between italic “vee” v for speed and Greek “nu” ν for
frequency.
Several of the quantities in ISO 80000-7 can be defined for monochromatic light, i.e. light of a single frequency
ν only. They are denoted by their reference quantity as an argument like q(ν). An example is speed c(ν) of light
in a medium or the refractive index in a medium n(ν) = c /c(ν). Some of those quantities are fractions dq of a
0
quantity q corresponding to the light with wavelength in the interval [λ, λ + dλ] divided by the range dλ of that
interval. These quantities are called spectral quantities and are denoted by subscript λ.They are additive so that
�
∞
the integral q = q (ν)dν yields the overall quantity, e.g. radiance L (item 7-15).
ν
0
Instead of frequency ν, other reference quantities of light may be used: angular frequency ω = 2πν,
wavelength λ = c /nν, wavelength in vacuum λ = c /ν, wavenumber in medium σ = 1/λ, wavenumber in
0 0 0
vacuum ν˜ = ν/c = σ/n = 1/λ, etc. As an example, the refractive index may be given as
0 0
. Also, spectral radiance (item 7-15, Remark) has the meaning of spectral
n(λ = 555 nm)≈ 1,333 L (λ)
0 λ
“density” corresponding to the integrated quantity – radiance L (item 7-15).
Spectral quantities corresponding to different reference quantities are related, e.g.
dq = q (ν)dν = q (ω)dω = q (ν˜)dν˜ = q (λ)dλ = q (σ)dσ
ν ω ν˜ λ σ
thus
q (ν) = 2πq (ω) = q (ν˜)/c = q (λ)c /n = q (σ)n/c
ν ω ν˜ 0 λ 0 σ 0
For historical reasons, the wavelength λ is still mostly used as a reference quantity being the most accurately
measured quantity in the past. From the theoretical point of view, the frequency ν is more suitable reference
quantity, keeping its value when a light beam passes through media with different refractive index n.
0.5.2 Units
In photometry and radiometry, the unit steradian is retained for convenience.
0.5.3 Photopic quantities
In the great majority of instances, photopic vision (provided by the cones and used for vision in daylight) is dealt
with. Standard values of the spectral luminous efficiency function V (λ) for photopic vision were originally
adopted by the CIE in 1924. These values were adopted by the CIPM [see BIPM Monograph: Principles
Governing Photometry (1983)].
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viii ISO 2008 – All rights reserved
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
0.5.4 Scotopic quantities
For scotopic vision (provided by the rods and used for vision at night), corresponding quantities from item 7-28
to item 7-48 are defined in the same manner as the photopic ones, using symbols with a prime.
For item 7-28, spectral luminous efficiency, the remarks would read:
�
Standard values of luminous efficiency function V (λ) for scotopic vision were originally adopted by CIE in
1951. They were later adopted by the CIPM [see BIPM Monograph: Principles Governing Photometry
(1983)].
For item 7-29, maximum spectral luminous efficacy (for scotopic vision), the definition would read:
683
�
K = lm/W≈ 1 700 lm/W
“for scotopic vision, .”
m
�
V (555,016 nm)
0.5.5 Values
The fundamental physical constants given in ISO 80000-7 series are quoted in the consistent values of the
fundamental physical constants published in “2006 CODATA recommended values”. See also CODATA website
redirecting to: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html.
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SIST ISO 80000-7:2013
.
x
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SIST ISO 80000-7:2013
INTERNATIONAL STANDARD ISO 80000-7:2008(E)
Quantities and units —
Part 7:
Light
1Scope
ISO80000-7 gives names, symbols and definitions for quantities and units used for light and other
electromagnetic radiation. Where appropriate, conversion factors are also given.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 80000-3:2006, Quantities and units — Part 3: Space and time
ISO 80000-4:2006, Quantities and units — Part 4: Mechanics
ISO 80000-5:2007, Quantities and units — Part 5: Thermodynamics
IEC 80000-6:2008, Quantities and units — Part 6: Electromagnetism
2)
ISO 80000-9:— , Quantities and units — Part 9: Physical chemistry and molecular physics
3)
ISO 80000-10:— , Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics
3 Names, symbols, and definitions
The names, symbols, and definitions for quantities and units used in optics are given in the tables on the
following pages.
2) To be published. (Revision of ISO 31-8:1992)
3) To be published. (Revision of ISO 31-9:1992 and ISO 31-10:1992)
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ISO 2008 – All rights reserved 1
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-1 frequency ν, f ν = 1/T See ISO 80000-3:2006, item
(6-2) fr fréquence (f) 3-15.1, but in spectroscopy, ν is
where T is the period
mostly used.
(ISO 80000-3:2006, item 3-12)
Light passing through different
media keeps its frequency, but not
its wavelength or wavenumber.
7-2.1 wavenumber in ν˜ ν˜ = ν/c See also ISO 80000-3:2006, item
0
(—) vacuum 3-18.
where ν is the frequency (item
fr nombre (m)
7-1) and c is the speed ν = 1/λ where λ is the
0 0 0
d'onde dans le
(ISO 80000-3:2006, item 3-8.2) wavelength in vacuum (item
vide
of light in vacuum (item 7-4.1) 7-3.1).
7-2.2 wavenumber σ σ = ν/c See also ISO 80000-3:2006, item
(6.4) fr nombre (m) 3-18.
where ν is the frequency (item
d'onde
7-1) and c is the speed of light σ=˜ν/n in a medium with
in medium (item 7-4.2) refractive index n (item 7-5).
σ = 1/λ where λ is the
wavelength in medium (item
7-3.2).
Light passing through different
media keeps its frequency, but not
its wavelength or wavenumber.
7-3.1 wavelength in λ for a monochromatic wave, In a medium with refractive index
0
vacuum n (item 7-5), λ = nλ
0
λ = c /ν
0 0
fr longueur (f)
d'onde dans le
where ν is the frequency (item
vide 7-1) of that wave and c is the
0
speed of light in vacuum (item
7-4.1)
7-3.2 wavelength λ for a monochromatic wave, See ISO 80000-3:2006, item 3-17.
(6-3) fr longueur (f) propagating in a medium,
For a monochromatic wave,
d'onde
λ = c/ν wavelength is the distance
between two successive points in
where ν is the frequency (item
a direction perpendicular to the
7-1) of that wave and c is the
wavefront where at a given instant
phase speed
the phase differs by 2π.
(ISO 80000-3:2006, item 3-8.2)
of electromagnetic radiation of a λ = 1/σ where σ is the
specified frequency wavenumber in medium (item
7-2.2).
In a medium with refractive index
n (item 7-5), λ = λ /n
0
In an anisotropic medium, the
direction of light propagation must
be defined.
©
2 ISO 2008 – All rights reserved
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–1
7-1.a hertz Hz 1Hz 1:= s
–1
7-2.a metre to power m The unit for wavenumber
minus one commonly used in
spectroscopy is centimetre to
–1
power minus one, cm , rather
than metre to power minus one,
–1
m .
−10
ångström (Å); 1 Å := 10 m
7-3.a metre m
(continued)
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ISO 2008 – All rights reserved 3
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-4.1 speed of light in c speed of electromagnetic The speed of light in vacuum is a
0
(6-6) vacuum, waves in vacuum fundamental constant used for
−1
speed of electro- definition of metre. See
c := 299 792 458 m· s
0
magnetic waves ISO 80000-3:2006, item 3-1.a and
in vacuum IEC 80000-6:2008, item 6-35.2.
fr vitesse (f) de la
In relativity, the terms subluminal,
lumière dans le
luminal and superluminal speed
vide,
are sometimes used for speed
vitesse (f) des
less than, equal to, or greater than
ondes électro-
the speed of light in vacuum.
magnétiques
dans le vide
7-4.2 speed of light c in a medium, the phase speed
fr vitesse (f) de la (ISO 80000-3:2006, item 3-8.2)
lumière of electromagnetic radiation in a
given direction and of a
specified frequency
7-5 refractive index n n = c /c In a medium, c depends upon the
0
(6-44) fr indice (m) de frequency ν of light used; thus
where c is the speed of light
0
réfraction n = n(ν).
in vacuum (item 7-4.1) and
c is the phase speed For a medium with absorption,
(ISO 80000-3:2006, item 3-8.2) complex refractive index k= nk
0
in a given direction of may be defined where k is the
0
electromagnetic radiation of a wave vector in vacuum and k is
specified frequency in a the complex wave vector in a
medium medium. Then,
n = n + ik = n + iα/4πν˜ where
α is the linear absorption
coefficient (item 7-25.2) and i is
the imaginary unit.
For an anisotropic medium, n is a
tensor.
7-6 radiant energy Q, ,W energy (ISO 80000-5:2007, Visible radiant energy is called
(6-7) fr énergie (f) (,U )Q item 5-20.1) emitted, luminous energy (item 7-34).
e
rayonnante transferred or received as Photonic energy may be
radiation expressed by photon numbers
(item 7-49).
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4 ISO 2008 – All rights reserved
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–1
7-4.a metre per second m·s
7-5.a one 1 See the Introduction, 0.3.2.
2 −2
7-6.a joule J 1J := 1kg· m · s
(continued)
©
ISO 2008 – All rights reserved 5
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-7 radiant energy w, ρ The radiant energy density within
dQ
w =
(6-8) density a blackbody is given by
dV
fr énergie (f)
4σ
4
where dQ is the radiant energy
rayonnante w = T
c
(item 7-6) in an elementary
0
volumique
three-dimensional domain,
where σ is the Stefan-Boltzmann
divided by the volume dV
constant (item 7-56), c is the
0
(ISO 80000-3:2006, item 3-4) of
speed of light in vacuum (item
that domain
7-4.1) and T is the
thermodynamic temperature
(ISO 80000-5:2007, item 5-1).
See the Introduction, 0.5.1.
7-8 spectral radiant w , ρ The spectral radiant energy
dw
λ λ
w (λ) =
λ
(6-9) energy density in density within a blackbody is given
dλ
terms of by
where is the infinitesimal
dw
wavelength
w = 8πhc · f(λ, T )
part of radiant energy density w λ 0
fr énergie (f)
(item 7-7) corresponding to light
rayonnante where h is the Planck constant
with wavelength (item 7-3.2)
λ
spectrique
(ISO 80000-10:—, item 10-5.1), c
0
in the infinitesimal interval [λ,
volumique en is the speed of light in vacuum
longueur
λ + dλ], divided by the range (item 7-4.1), and T is the
d'onde thermodynamic temperature
dλ of that interval
(ISO 80000-5:2007, item 5-1). For
f(λ, T ), see items 7-57 and 7-58.
7-9 spectral radiant ρ , w In spectroscopy, symbol ρ is
dw
ν˜ ν˜ ν˜
w (ν˜) =
ν˜
(6-9) energy density in used.
dν˜
terms of
where dν˜ is the infinitesimal
wavenumber
part of radiant energy density w
fr énergie (f)
(item 7-7) corresponding to light
rayonnante
with wavenumber ν˜ (item 7-3.2)
spectrique
in the infinitesimal interval [ν˜,
volumique en
longueur
ν˜ + dν˜] divided by the range
d'onde
dν˜ of that interval
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–3
7-7.a joule per cubic J·m
metre
–4
7-8.a joule per metre to J·m
the power four
–2
7-9.a joule per metre J·m
squared
(continued)
©
ISO 2008 – All rights reserved 7
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-10 Einstein transition A −dN /dt = A N The emitted or absorbed wave has
jk j jk j
(—) probability for the wavenumber
where −dN is the number of
j
spontaneous
ν˜ =(E − E ) /hc .
jk j k 0
molecules spontaneously
emission j → k
leaving the state j for the state The relation between Einstein
fr probabilité (f) de
coefficients is
k during a time interval of
transition
3
A = 8πhc ν˜ B
d’Einstein pour duration dt, N is the number
j jk 0 ν˜, jk
l’émission
of molecules in the state j and B = B
kj jk
spontanée
E >E
j k
j → k
7-11 Einstein transition B , B −dN /dt = ρ (ν˜ ) B N
B
jk ν˜, jk j ν˜ jk jk j The coefficients are defined
ν˜, kj
(—) probability for
here using spectral energy density
where −dN is the number of
j
induced
ρ (ν˜) in terms of wavenumber ν˜.
ν˜
molecules leaving the state j
emission
They may also be defined in terms
for the state k by induced
j → k,
of frequency ν using ρ (ν) in
ν
emission due to radiation of
Einstein transition
which case
probability for spectral energy density ρ (ν˜)
ν˜
B = c B has SI unit
ν, kj 0 ν˜, kj
(item 7-9) in a time interval of
stimulated
metre per kilogram.
emission
duration dt, N is the number
j
_____________________ N
j → k
j
of molecules in the state j and
fr probabilité (f) de
E >E
j k A B B
jk jk kj
transition
d’Einstein pour _____________________ N
k
l’émission
induite
j → k,
probabilité (f) de
transition
d’Einstein pour
l’émission
stimulée j → k
7-12 Einstein transition B , B −dN /dt = ρ (ν˜ ) B N
kj ν˜, kj k ν˜ jk kj k
(—) probability for
where −dN is the number of
k
induced
molecules leaving the state k
absorption
for the state by induced
j
j → k
absorption due to radiation of
fr probabilité (f) de
transition spectral energy density ρ (ν˜)
ν˜
(item 7-9) in a time interval of
d'Einstein pour
l'absorption
duration dt, N is the number
k
induite j → k
of molecules in the state k and
E >E
j k
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8 ISO 2008 – All rights reserved
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–1
7-10.a second to the s
power minus one
–1
7-11.a second kilogram to s·kg For the coefficients B using
ν, jk
the power minus spectral energy density ρ (ν) in
ν
one terms of frequency ν, the SI unit
–1
is m· kg .
–1
7-12.a second kilogram to s·kg For the coefficients B using
ν, kj
the power minus spectral energy density ρ (ν) in
ν
one terms of frequency ν, the SI unit
–1
is m· kg .
(continued)
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ISO 2008 – All rights reserved 9
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SIST ISO 80000-7:2013
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-13 radiant flux, radiant Φ, ,P (Φ) Spectral radiant flux is the spectral
dQ
e
Φ =
(6-10) power concentration of radiant flux,
dt
∞
fr flux (m) �
dΦ
where dQ is the radiant energy Φ (λ) =, .Φ = Φ (λ) dλ
énergétique, λ λ
dλ
(item 7-6) emitted, transferred 0
puissance (f)
or received during a time
rayonnante Corresponding definitions apply
interval of the duration dt
for spectral concentration (spectral
(ISO 80000-3:2006, item 3-7)
density) of similar radiometric
quantities such as
dI
I (λ) =
λ
dλ
for items 7-14 and 7-13.
They are denoted also simply I
λ
and Φ , respectively and called
λ
spectral quantities. Then,
∞ ∞
� �
I = I (λ)dλ = I dλ etc.
λ λ
0 0
Visible radiant flux is called
luminous flux (item 7-32).
Photonic flux may be expressed
by photon numbers (see item
7-50).
∞
7-14 radiant intensity , ( ) in a given direction from a �
I I
e
I = I (λ)dλ
λ
(6-13) fr intensité (f) source,
0
énergétique
dΦ
I =
where I (λ) is spectral radiant
λ
dΩ
intensity.
where dΦ is the radiant flux
See the Introduction, 0.5.1, and
(item 7-13) leaving the source in
the Remarks in item 7-13.
an elementary cone containing
the given direction with the solid
Visi
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 80000-7
First edition
2008-11-15
Quantities and units —
Part 7:
Light
Grandeurs et unités —
Partie 7: Lumière
Reference number
ISO 80000-7:2008(E)
©
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
PDF disclaimer
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E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
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ii ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 80000-7:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Names, symbols and definitions . 1
Bibliography . 44
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ISO 2008 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 80000-7 was prepared by Technical Committee ISO/TC 12, Quantities, units, symbols, conversion factors
in cooperation with IEC/TC 25, Quantities and units, and their letter symbols.
This first edition of ISO 80000-7 cancels and replaces the third edition of ISO 31-6:1992. It also incorporates the
Amendment ISO 31-6:1992/Amd.1:1998. The major technical changes from the previous standard are the
following:
— the presentation of numerical statements has been changed;
—0.5.3 Photopic quantities, 0.5.4 Scotopic quantities and 0.5.5 Values have been added;
— the normative references have been changed;
— new items have been added and denoted by dash (see 0.1);
— the order and the definitions of luminous terms have been changed to bring the presentation more in line
with the International Electrotechnical Vocabulary.
ISO 80000 consists of the following parts, under the general title Quantities and units:
— Part 1: General
— Part 2: Mathematical signs and symbols to be used in the natural sciences and technology
— Part 3: Space and time
— Part 4: Mechanics
— Part 5: Thermodynamics
— Part 7: Light
— Part 8: Acoustics
— Part 9: Physical chemistry and molecular physics
— Part 10: Atomic and nuclear physics
— Part 11: Characteristic numbers
— Part 12: Solid state physics
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iv ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 80000-7:2008(E)
IEC 80000 consists of the following parts, under the general title Quantities and units:
— Part 6: Electromagnetism
— Part 13: Information science and technology
— Part 14: Telebiometrics related to human physiology
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ISO 2008 – All rights reserved v
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ISO 80000-7:2008(E)
Introduction
0.1 Arrangements of the tables
The tables of quantities and units in this International Standard are arranged so that the quantities are
presented on the left-hand pages and the units on the corresponding right-hand pages.
All units between two full lines on the right-hand pages belong to the quantities between the corresponding full
lines on the left-hand pages.
Where the numbering of an item has been changed in the revision of a part of ISO 31, the number in the
preceding edition is shown in parenthesis on the left-hand page under the new number for the quantity; a dash
is used to indicate that the item in question did not appear in the preceding edition.
0.2 Tables of quantities
The names in English and in French of the most important quantities within the field of this International
Standard are given together with their symbols and, in most cases, their definitions. These names and symbols
are recommendations. The definitions are given for identification of the quantities in the International System of
Quantities (ISQ), listed on the left hand pages of the table; they are not intended to be complete.
The scalar, vector or tensor character of quantities is pointed out, especially when this is needed for the
definitions.
In most cases only one name and only one symbol for the quantity are given; where two or more names or two
or more symbols are given for one quantity and no special distinction is made, they are on an equal footing.
When two types of italic letters exist (for example as with ϑ and θ; ϕ and φ; a and a; g and g) only one of these
is given. This does not mean that the other is not equally acceptable. It is recommended that such variants
should not be given different meanings. A symbol within parenthesis implies that it is a reserve symbol, to be
used when, in a particular context, the main symbol is in use with a different meaning.
In this English edition, the quantity names in French are printed in an italic font, and are preceded by fr. The
gender of the French name is indicated by (m) for masculine and (f) for feminine, immediately after the noun in
the French name.
0.3 Tables of units
0.3.1 General
The names of units for the corresponding quantities are given together with the international symbols and the
definitions. These unit names are language-dependent, but the symbols are international and the same in all
th 1)
languages. For further information, see the SI Brochure (8 edition 2006) from BIPM and ISO 80000-1 .
The units are arranged in the following way.
a) The coherent SI units are given first. The SI units have been adopted by the General Conference on
Weights and Measures (Conférence Générale des Poids et Mesures, CGPM). The use of coherent SI units,
1) To be published.
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vi ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 80000-7:2008(E)
and their decimal multiples and submultiples formed with the SI prefixes are recommended, although the
decimal multiples and submultiples are not explicitly mentioned.
b) Some non-SI units are then given, being those accepted by the International Committee for Weights and
Measures (Comité International des Poids et Mesures, CIPM), or by the International Organization of Legal
Metrology (Organisation Internationale de Métrologie Légale, OIML), or by ISO and IEC, for use with the SI.
Such units are separated from the SI units in the item by use of a broken line between the SI units and the
other units.
c) Non-SI units currently accepted by the CIPM for use with the SI are given in small print (smaller than the text
size) in the “Conversion factors and remarks” column.
d) Non-SI units that are not recommended are given only in annexes in some parts of this International
Standard. These annexes are informative, in the first place for the conversion factors, and are not integral
parts of the standard. These deprecated units are arranged in two groups:
1) units in the CGS system with special names;
2) units based on the foot, pound, second, and some other related units.
e) Other non-SI units given for information, especially regarding the conversion factors, are given in another
informative annex.
0.3.2 Remark on units for quantities of dimension one, or dimensionless quantities
The coherent unit for any quantity of dimension one, also called a dimensionless quantity, is the number one,
symbol 1. When the value of such a quantity is expressed, the unit symbol 1 is generally not written out
explicitly.
EXAMPLE 1 Refractive index n = 1,53× 1 = 1,53
Prefixes shall not be used to form multiples or submultiples of this unit. Instead of prefixes, powers of 10 are
recommended.
3
EXAMPLE 2 Reynolds number Re = 1,32× 10
Considering that plane angle is generally expressed as the ratio of two lengths and solid angle as the ratio of
two areas, in 1995 the CGPM specified that, in the SI, the radian, symbol rad, and steradian, symbol sr, are
dimensionless derived units. This implies that the quantities plane angle and solid angle are considered as
derived quantities of dimension one. The units radian and steradian are thus equal to one; they may either be
omitted, or they may be used in expressions for derived units to facilitate distinction between quantities of
different kind but having the same dimension.
0.4 Numerical statements in this International Standard
The sign = is used to denote “is exactly equal to”, the sign ≈ is used to denote “is approximately equal to”, and
the sign := is used to denote “is by definition equal to”.
Numerical values of physical quantities that have been experimentally determined always have an associated
measurement uncertainty. This uncertainty should always be specified. In this International Standard, the
magnitude of the uncertainty is represented as in the following example.
EXAMPLE l = 2,347 82(32) m
In this example, l = a(b) m, the numerical value of the uncertainty b indicated in parentheses is assumed to
apply to the last (and least significant) digits of the numerical value a of the length l. This notation is used when
b represents the standard uncertainty (estimated standard deviation) in the last digits of a. The numerical
example given above may be interpreted to mean that the best estimate of the numerical value of the length l
(when l is expressed in the unit metre) is 2,347 82 and that the unknown value of l is believed to lie between
(2,347 82− 0,000 32) m and (2,347 82 + 0,000 32) m with a probability determined by the standard
uncertainty 0,000 32 m and the normal probability distribution of the values of l.
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ISO 2008 – All rights reserved vii
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ISO 80000-7:2008(E)
0.5 Special remarks
0.5.1 Quantities
ISO 80000-7 contains a selection of quantities pertaining to light and other electromagnetic radiation. “Radiant”
quantities relating to radiation in general may be useful for the whole range of electromagnetic radiations,
whereas “luminous” quantities pertain only to visible light.
In several cases, the same symbol is used for a trio of corresponding radiant, luminous and photon quantities
with the understanding that subscripts e for energetics, v for visible and p for photon will be added whenever
confusion between these quantities might otherwise occur.
For ionizing radiations, however, see ISO 80000-10.
Systematically, different fonts are used to distinguish between italic “vee” v for speed and Greek “nu” ν for
frequency.
Several of the quantities in ISO 80000-7 can be defined for monochromatic light, i.e. light of a single frequency
ν only. They are denoted by their reference quantity as an argument like q(ν). An example is speed c(ν) of light
in a medium or the refractive index in a medium n(ν) = c /c(ν). Some of those quantities are fractions dq of a
0
quantity q corresponding to the light with wavelength in the interval [λ, λ + dλ] divided by the range dλ of that
interval. These quantities are called spectral quantities and are denoted by subscript λ.They are additive so that
�
∞
the integral q = q (ν)dν yields the overall quantity, e.g. radiance L (item 7-15).
ν
0
Instead of frequency ν, other reference quantities of light may be used: angular frequency ω = 2πν,
wavelength λ = c /nν, wavelength in vacuum λ = c /ν, wavenumber in medium σ = 1/λ, wavenumber in
0 0 0
vacuum ν˜ = ν/c = σ/n = 1/λ, etc. As an example, the refractive index may be given as
0 0
. Also, spectral radiance (item 7-15, Remark) has the meaning of spectral
n(λ = 555 nm)≈ 1,333 L (λ)
0 λ
“density” corresponding to the integrated quantity – radiance L (item 7-15).
Spectral quantities corresponding to different reference quantities are related, e.g.
dq = q (ν)dν = q (ω)dω = q (ν˜)dν˜ = q (λ)dλ = q (σ)dσ
ν ω ν˜ λ σ
thus
q (ν) = 2πq (ω) = q (ν˜)/c = q (λ)c /n = q (σ)n/c
ν ω ν˜ 0 λ 0 σ 0
For historical reasons, the wavelength λ is still mostly used as a reference quantity being the most accurately
measured quantity in the past. From the theoretical point of view, the frequency ν is more suitable reference
quantity, keeping its value when a light beam passes through media with different refractive index n.
0.5.2 Units
In photometry and radiometry, the unit steradian is retained for convenience.
0.5.3 Photopic quantities
In the great majority of instances, photopic vision (provided by the cones and used for vision in daylight) is dealt
with. Standard values of the spectral luminous efficiency function V (λ) for photopic vision were originally
adopted by the CIE in 1924. These values were adopted by the CIPM [see BIPM Monograph: Principles
Governing Photometry (1983)].
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viii ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 80000-7:2008(E)
0.5.4 Scotopic quantities
For scotopic vision (provided by the rods and used for vision at night), corresponding quantities from item 7-28
to item 7-48 are defined in the same manner as the photopic ones, using symbols with a prime.
For item 7-28, spectral luminous efficiency, the remarks would read:
�
Standard values of luminous efficiency function V (λ) for scotopic vision were originally adopted by CIE in
1951. They were later adopted by the CIPM [see BIPM Monograph: Principles Governing Photometry
(1983)].
For item 7-29, maximum spectral luminous efficacy (for scotopic vision), the definition would read:
683
�
K = lm/W≈ 1 700 lm/W
“for scotopic vision, .”
m
�
V (555,016 nm)
0.5.5 Values
The fundamental physical constants given in ISO 80000-7 series are quoted in the consistent values of the
fundamental physical constants published in “2006 CODATA recommended values”. See also CODATA website
redirecting to: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html.
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ISO 2008 – All rights reserved ix
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.
x
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 80000-7:2008(E)
Quantities and units —
Part 7:
Light
1Scope
ISO80000-7 gives names, symbols and definitions for quantities and units used for light and other
electromagnetic radiation. Where appropriate, conversion factors are also given.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 80000-3:2006, Quantities and units — Part 3: Space and time
ISO 80000-4:2006, Quantities and units — Part 4: Mechanics
ISO 80000-5:2007, Quantities and units — Part 5: Thermodynamics
IEC 80000-6:2008, Quantities and units — Part 6: Electromagnetism
2)
ISO 80000-9:— , Quantities and units — Part 9: Physical chemistry and molecular physics
3)
ISO 80000-10:— , Quantities and units — Part 10: Atomic and nuclear physics
3 Names, symbols, and definitions
The names, symbols, and definitions for quantities and units used in optics are given in the tables on the
following pages.
2) To be published. (Revision of ISO 31-8:1992)
3) To be published. (Revision of ISO 31-9:1992 and ISO 31-10:1992)
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ISO 2008 – All rights reserved 1
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ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-1 frequency ν, f ν = 1/T See ISO 80000-3:2006, item
(6-2) fr fréquence (f) 3-15.1, but in spectroscopy, ν is
where T is the period
mostly used.
(ISO 80000-3:2006, item 3-12)
Light passing through different
media keeps its frequency, but not
its wavelength or wavenumber.
7-2.1 wavenumber in ν˜ ν˜ = ν/c See also ISO 80000-3:2006, item
0
(—) vacuum 3-18.
where ν is the frequency (item
fr nombre (m)
7-1) and c is the speed ν = 1/λ where λ is the
0 0 0
d'onde dans le
(ISO 80000-3:2006, item 3-8.2) wavelength in vacuum (item
vide
of light in vacuum (item 7-4.1) 7-3.1).
7-2.2 wavenumber σ σ = ν/c See also ISO 80000-3:2006, item
(6.4) fr nombre (m) 3-18.
where ν is the frequency (item
d'onde
7-1) and c is the speed of light σ=˜ν/n in a medium with
in medium (item 7-4.2) refractive index n (item 7-5).
σ = 1/λ where λ is the
wavelength in medium (item
7-3.2).
Light passing through different
media keeps its frequency, but not
its wavelength or wavenumber.
7-3.1 wavelength in λ for a monochromatic wave, In a medium with refractive index
0
vacuum n (item 7-5), λ = nλ
0
λ = c /ν
0 0
fr longueur (f)
d'onde dans le
where ν is the frequency (item
vide 7-1) of that wave and c is the
0
speed of light in vacuum (item
7-4.1)
7-3.2 wavelength λ for a monochromatic wave, See ISO 80000-3:2006, item 3-17.
(6-3) fr longueur (f) propagating in a medium,
For a monochromatic wave,
d'onde
λ = c/ν wavelength is the distance
between two successive points in
where ν is the frequency (item
a direction perpendicular to the
7-1) of that wave and c is the
wavefront where at a given instant
phase speed
the phase differs by 2π.
(ISO 80000-3:2006, item 3-8.2)
of electromagnetic radiation of a λ = 1/σ where σ is the
specified frequency wavenumber in medium (item
7-2.2).
In a medium with refractive index
n (item 7-5), λ = λ /n
0
In an anisotropic medium, the
direction of light propagation must
be defined.
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2 ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–1
7-1.a hertz Hz 1Hz 1:= s
–1
7-2.a metre to power m The unit for wavenumber
minus one commonly used in
spectroscopy is centimetre to
–1
power minus one, cm , rather
than metre to power minus one,
–1
m .
−10
ångström (Å); 1 Å := 10 m
7-3.a metre m
(continued)
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ISO 2008 – All rights reserved 3
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ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-4.1 speed of light in c speed of electromagnetic The speed of light in vacuum is a
0
(6-6) vacuum, waves in vacuum fundamental constant used for
−1
speed of electro- definition of metre. See
c := 299 792 458 m· s
0
magnetic waves ISO 80000-3:2006, item 3-1.a and
in vacuum IEC 80000-6:2008, item 6-35.2.
fr vitesse (f) de la
In relativity, the terms subluminal,
lumière dans le
luminal and superluminal speed
vide,
are sometimes used for speed
vitesse (f) des
less than, equal to, or greater than
ondes électro-
the speed of light in vacuum.
magnétiques
dans le vide
7-4.2 speed of light c in a medium, the phase speed
fr vitesse (f) de la (ISO 80000-3:2006, item 3-8.2)
lumière of electromagnetic radiation in a
given direction and of a
specified frequency
7-5 refractive index n n = c /c In a medium, c depends upon the
0
(6-44) fr indice (m) de frequency ν of light used; thus
where c is the speed of light
0
réfraction n = n(ν).
in vacuum (item 7-4.1) and
c is the phase speed For a medium with absorption,
(ISO 80000-3:2006, item 3-8.2) complex refractive index k= nk
0
in a given direction of may be defined where k is the
0
electromagnetic radiation of a wave vector in vacuum and k is
specified frequency in a the complex wave vector in a
medium medium. Then,
n = n + ik = n + iα/4πν˜ where
α is the linear absorption
coefficient (item 7-25.2) and i is
the imaginary unit.
For an anisotropic medium, n is a
tensor.
7-6 radiant energy Q, ,W energy (ISO 80000-5:2007, Visible radiant energy is called
(6-7) fr énergie (f) (,U )Q item 5-20.1) emitted, luminous energy (item 7-34).
e
rayonnante transferred or received as Photonic energy may be
radiation expressed by photon numbers
(item 7-49).
©
4 ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–1
7-4.a metre per second m·s
7-5.a one 1 See the Introduction, 0.3.2.
2 −2
7-6.a joule J 1J := 1kg· m · s
(continued)
©
ISO 2008 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 15 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-7 radiant energy w, ρ The radiant energy density within
dQ
w =
(6-8) density a blackbody is given by
dV
fr énergie (f)
4σ
4
where dQ is the radiant energy
rayonnante w = T
c
(item 7-6) in an elementary
0
volumique
three-dimensional domain,
where σ is the Stefan-Boltzmann
divided by the volume dV
constant (item 7-56), c is the
0
(ISO 80000-3:2006, item 3-4) of
speed of light in vacuum (item
that domain
7-4.1) and T is the
thermodynamic temperature
(ISO 80000-5:2007, item 5-1).
See the Introduction, 0.5.1.
7-8 spectral radiant w , ρ The spectral radiant energy
dw
λ λ
w (λ) =
λ
(6-9) energy density in density within a blackbody is given
dλ
terms of by
where is the infinitesimal
dw
wavelength
w = 8πhc · f(λ, T )
part of radiant energy density w λ 0
fr énergie (f)
(item 7-7) corresponding to light
rayonnante where h is the Planck constant
with wavelength (item 7-3.2)
λ
spectrique
(ISO 80000-10:—, item 10-5.1), c
0
in the infinitesimal interval [λ,
volumique en is the speed of light in vacuum
longueur
λ + dλ], divided by the range (item 7-4.1), and T is the
d'onde thermodynamic temperature
dλ of that interval
(ISO 80000-5:2007, item 5-1). For
f(λ, T ), see items 7-57 and 7-58.
7-9 spectral radiant ρ , w In spectroscopy, symbol ρ is
dw
ν˜ ν˜ ν˜
w (ν˜) =
ν˜
(6-9) energy density in used.
dν˜
terms of
where dν˜ is the infinitesimal
wavenumber
part of radiant energy density w
fr énergie (f)
(item 7-7) corresponding to light
rayonnante
with wavenumber ν˜ (item 7-3.2)
spectrique
in the infinitesimal interval [ν˜,
volumique en
longueur
ν˜ + dν˜] divided by the range
d'onde
dν˜ of that interval
©
6 ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 16 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–3
7-7.a joule per cubic J·m
metre
–4
7-8.a joule per metre to J·m
the power four
–2
7-9.a joule per metre J·m
squared
(continued)
©
ISO 2008 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 17 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-10 Einstein transition A −dN /dt = A N The emitted or absorbed wave has
jk j jk j
(—) probability for the wavenumber
where −dN is the number of
j
spontaneous
ν˜ =(E − E ) /hc .
jk j k 0
molecules spontaneously
emission j → k
leaving the state j for the state The relation between Einstein
fr probabilité (f) de
coefficients is
k during a time interval of
transition
3
A = 8πhc ν˜ B
d’Einstein pour duration dt, N is the number
j jk 0 ν˜, jk
l’émission
of molecules in the state j and B = B
kj jk
spontanée
E >E
j k
j → k
7-11 Einstein transition B , B −dN /dt = ρ (ν˜ ) B N
B
jk ν˜, jk j ν˜ jk jk j The coefficients are defined
ν˜, kj
(—) probability for
here using spectral energy density
where −dN is the number of
j
induced
ρ (ν˜) in terms of wavenumber ν˜.
ν˜
molecules leaving the state j
emission
They may also be defined in terms
for the state k by induced
j → k,
of frequency ν using ρ (ν) in
ν
emission due to radiation of
Einstein transition
which case
probability for spectral energy density ρ (ν˜)
ν˜
B = c B has SI unit
ν, kj 0 ν˜, kj
(item 7-9) in a time interval of
stimulated
metre per kilogram.
emission
duration dt, N is the number
j
_____________________ N
j → k
j
of molecules in the state j and
fr probabilité (f) de
E >E
j k A B B
jk jk kj
transition
d’Einstein pour _____________________ N
k
l’émission
induite
j → k,
probabilité (f) de
transition
d’Einstein pour
l’émission
stimulée j → k
7-12 Einstein transition B , B −dN /dt = ρ (ν˜ ) B N
kj ν˜, kj k ν˜ jk kj k
(—) probability for
where −dN is the number of
k
induced
molecules leaving the state k
absorption
for the state by induced
j
j → k
absorption due to radiation of
fr probabilité (f) de
transition spectral energy density ρ (ν˜)
ν˜
(item 7-9) in a time interval of
d'Einstein pour
l'absorption
duration dt, N is the number
k
induite j → k
of molecules in the state k and
E >E
j k
©
8 ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–1
7-10.a second to the s
power minus one
–1
7-11.a second kilogram to s·kg For the coefficients B using
ν, jk
the power minus spectral energy density ρ (ν) in
ν
one terms of frequency ν, the SI unit
–1
is m· kg .
–1
7-12.a second kilogram to s·kg For the coefficients B using
ν, kj
the power minus spectral energy density ρ (ν) in
ν
one terms of frequency ν, the SI unit
–1
is m· kg .
(continued)
©
ISO 2008 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 19 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
7-13 radiant flux, radiant Φ, ,P (Φ) Spectral radiant flux is the spectral
dQ
e
Φ =
(6-10) power concentration of radiant flux,
dt
∞
fr flux (m) �
dΦ
where dQ is the radiant energy Φ (λ) =, .Φ = Φ (λ) dλ
énergétique, λ λ
dλ
(item 7-6) emitted, transferred 0
puissance (f)
or received during a time
rayonnante Corresponding definitions apply
interval of the duration dt
for spectral concentration (spectral
(ISO 80000-3:2006, item 3-7)
density) of similar radiometric
quantities such as
dI
I (λ) =
λ
dλ
for items 7-14 and 7-13.
They are denoted also simply I
λ
and Φ , respectively and called
λ
spectral quantities. Then,
∞ ∞
� �
I = I (λ)dλ = I dλ etc.
λ λ
0 0
Visible radiant flux is called
luminous flux (item 7-32).
Photonic flux may be expressed
by photon numbers (see item
7-50).
∞
7-14 radiant intensity , ( ) in a given direction from a �
I I
e
I = I (λ)dλ
λ
(6-13) fr intensité (f) source,
0
énergétique
dΦ
I =
where I (λ) is spectral radiant
λ
dΩ
intensity.
where dΦ is the radiant flux
See the Introduction, 0.5.1, and
(item 7-13) leaving the source in
the Remarks in item 7-13.
an elementary cone containing
the given direction with the solid
Visible radiant intensity is called
angle dΩ(ISO80000-3:2006,
luminous intensity (item 7-35).
item 3-6)
Photonic intensity may be
expressed by photon numbers
(see item 7-51).
©
10 ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 20 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
UNITS LIGHT
Conversion factors and
Item No. Name Symbol Definition
remarks
–1
7-13.a watt W 1 W = 1 J·s
This unit is identical to the unit
for mechanical power
(ISO 80000-4:2006, item
4-26.a).
–1
7-14.a watt per steradian W·sr For the steradian, see the
Introduction, 0.3.2.
(continued)
©
ISO 2008 – All rights reserved 11
---------------------- Page: 21 ----------------------
ISO 80000-7:2008(E)
LIGHT QUANTITIES
Item No. Name Symbol Definition Remarks
∞
�
7-15 radiance L, (L ) at a point on a surface of a
e
L = L (λ)dλ
λ
(6-14) fr luminance (f) source and in a given
0
énergétique, direction,
where L (λ) is spectral radiance.
radiance (f)
λ
dI 1
L =
See the Introduction, 0.5.1, and the
dA cos α
Remarks in item 7-13.
where dI is the radiant
intensity (item 7-14) emitted
c(λ)
2
L
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 80000-7
Première édition
2008-11-15
Grandeurs et unités —
Partie 7:
Lumière
Quantities and units —
Part 7: Light
Numéro de référence
ISO 80000-7:2008(F)
© ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 80000-7:2008(F)
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
©
ii ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Noms, symboles et définitions . 1
Bibliographie . 46
©
ISO 2008 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 80000-7:2008(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la
Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 80000-7 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 12, Grandeurs, unités, symboles, facteurs de
conversion en collaboration avec le comité d’études CEI/CE 25, Grandeurs et unités, et leurs symboles
littéraux.
Cette première édition de l’ISO 80000-7 annule et remplace la troisième édition de l’ISO 31-6:1992. Elle
incorpore également l’amendement de l’ISO 31-6:1992/Amd.1:1998. Les principales modifications techniques
apportées par rapport à la précédente norme sont les suivantes:
— la présentation des indications numériques a été modifiée;
— les paragraphes 0.5.3, Grandeurs photopiques, 0.5.4, Grandeurs scotopiques, et 0.5.5, Valeurs, ont été
ajoutés;
—les références normatives ont été modifiées;
— de nouvelles grandeurs ont été ajoutées et sont marquées par un tiret (voir 0.1);
— l’ordre et les définitions des grandeurs lumineuses ont été modifiés pour rendre la présentation plus proche
de celle du Vocabulaire électrotechnique international.
L'ISO 80000 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Grandeurs et unités:
— Partie 1: Généralités
— Partie2:Signes et symboles mathématiques à employer dans les sciences de la nature et dans la
technique
— Partie 3: Espace et temps
— Partie 4: Mécanique
— Partie 5: Thermodynamique
— Partie 7: Lumière
— Partie 8: Acoustique
— Partie 9: Chimie physique et physique moléculaire
— Partie 10: Physique atomique et nucléaire
©
iv ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
— Partie 11: Nombres caractéristiques
— Partie 12: Physique de l'état solide
La CEI 80000 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Grandeurs et unités:
— Partie 6: Électromagnétisme
— Partie 13: Science et technologies de l'information
— Partie 14: Télébiométrique relative à la physiologie humaine
©
ISO 2008 – Tous droits réservés v
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ISO 80000-7:2008(F)
Introduction
0.1 Disposition des tableaux
Les tableaux des grandeurs et unités de la présente Norme internationale sont disposés de telle façon que les
grandeurs apparaissent sur les pages de gauche et les unités sur les pages correspondantes de droite.
Toutes les unités situées entre deux lignes horizontales continues sur les pages de droite correspondent aux
grandeurs situées entre les lignes continues correspondantes des pages de gauche.
Lorsque la numérotation d'un article a été modifiée dans une partie révisée de l'ISO 31, le numéro utilisé dans
l'édition précédente figure entre parenthèses, sur la page de gauche, sous le nouveau numéro de la grandeur;
un tiret est utilisé pour indiquer que la grandeur en question ne figurait pas dans l'édition précédente.
0.2 Tableaux de grandeurs
Les noms en anglais et en français des grandeurs les plus importantes relevant du domaine d'application de la
présente Norme internationale sont donnés conjointement avec leurs symboles et, dans la plupart des cas,
avec leurs définitions. Ces noms et symboles ont valeur de recommandations. Les définitions sont données en
vue de l'identification des grandeurs du Système international de grandeurs (ISQ, International System of
Quantities), et sont énumérées sur les pages de gauche du Tableau; elles ne sont pas complètes, au sens strict
du terme.
Le caractère scalaire, vectoriel ou tensoriel des grandeurs est indiqué, en particulier lorsque cela est
nécessaire pour les définir.
Dans la plupart des cas, un seul nom et un seul symbole sont donnés pour la grandeur; lorsque deux ou plus
de deux noms ou symboles sont indiqués pour une même grandeur, sans distinction spéciale, ils peuvent être
utilisés indifféremment. Lorsqu'il existe deux façons d'écrire une même lettre en italique (comme c'est le cas,
par exemple, avec ϑ et θ; ϕ et φ; a et a; g et g ), une seule façon est indiquée, ce qui ne signifie pas que l'autre
ne soit pas également acceptable. Il est recommandé de ne pas donner de significations différentes à ces
variantes. Un symbole entre parenthèses signifie qu'il s'agit d'un symbole de réserve à utiliser lorsque, dans un
contexte particulier, le symbole principal est utilisé avec une signification différente.
Dans la présente édition française, les noms de grandeurs cités en anglais sont imprimés en italique et sont
précédés de en. En français, le genre des noms est indiqué par (m) pour masculin et par (f) pour féminin, juste
après le substantif dans le nom.
0.3 Tableaux des unités
0.3.1 Généralités
Les noms des unités correspondant aux grandeurs sont donnés avec leurs symboles internationaux et leurs
définitions. Ces noms d'unités sont propres à la langue, mais les symboles sont internationaux et sont les
mêmes dans toutes les langues. Pour obtenir de plus amples informations, voir la brochure sur le SI
ème 1)
(8 édition 2006) du BIPM et l'ISO 80000-1 .
1) À publier.
©
vi ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
Les unités sont disposées de la façon suivante:
a) Les unités cohérentes SI sont indiquées en premier. Les unités SI ont été adoptées par la Conférence
générale des poids et mesures (CGPM). L'emploi des unités cohérentes SI est recommandé; les multiples
et sous-multiples décimaux formés avec les préfixes SI sont recommandés bien qu'ils ne soient pas
mentionnés explicitement.
b) Certaines unités non SI sont ensuite indiquées, à savoir celles acceptées par le Comité international des
poids et mesures (CIPM), par l'Organisation internationale de métrologie légale (OIML), ou encore par l'ISO
et la CEI, pour être utilisées avec les unités SI.
Ces unités non SI sont séparées des unités SI par des lignes en traits interrompus.
c) Les unités non SI actuellement acceptées par le CIPM pour être utilisées avec les unités SI sont imprimées
en petits caractères (plus petits que ceux du texte) dans la colonne «Facteurs de conversion et remarques».
d) Les unités non SI qui ne sont pas recommandées sont uniquement données dans les annexes de certaines
parties de la présente Norme internationale. Ces annexes sont informatives, en premier lieu pour les
facteurs de correction, et ne font pas partie intégrante de la norme. Ces unités déconseillées sont classées
en deux groupes:
1) les unités du système CGS ayant un dénomination spéciale;
2) les unités basées sur le foot, le pound, la seconde ainsi que certaines autres unités connexes.
e) D'autres unités non SI sont données pour information, concernant en particulier les facteurs de conversion,
dans des annexes informatives dans certaines parties de la présente Norme internationale.
0.3.2 Remarque sur les unités des grandeurs de dimension un, ou grandeurs sans dimension
L'unité cohérente pour une grandeur de dimension un, également appelée grandeur sans dimension, est le
nombre un, symbole 1. Lorsque la valeur d'une telle grandeur est exprimée, le symbole 1 de l'unité n'est
généralement pas écrit explicitement.
EXEMPLE 1 Indice de réfraction n = 1,53× 1 = 1,53
Il ne faut pas utiliser de préfixes pour former les multiples ou les sous-multiples de l'unité un. Au lieu des
préfixes, il est recommandé d'utiliser les puissances de 10.
3
EXEMPLE 2 Nombre de Reynolds Re = 1,32× 10
Considérant que l'angle plan est généralement exprimé sous forme de rapport entre deux longueurs et l'angle
solide sous forme de rapport entre deux aires, en 1995, le CGPM a décidé que, dans le SI, le radian (symbole
rad) et le stéradian (symbole sr) sont des unités dérivées sans dimension. Cela implique que les grandeurs
angle plan et angle solide sont considérées comme des grandeurs dérivées de dimension un. Les unités radian
et stéradian sont donc égales à un; elles peuvent être soit omises, soit utilisées dans l'expression des unités
dérivées pour faciliter la distinction entre des grandeurs de nature différente, mais de même dimension.
0.4 Indications numériques dans la présente Norme internationale
Le signe = est utilisé pour signifier «est exactement égal à», le signe ≈ est utilisé pour signifier «est
approximativement égal à» et le signe := est utilisé pour signifier «est par définition égal à».
Les valeurs numériques de grandeurs physiques déterminées expérimentalement sont toujours associées à
une incertitude de mesure qu'il convient de toujours indiquer. Dans la présente Norme internationale, la valeur
numérique de l'incertitude est représentée comme dans l'exemple suivant.
EXEMPLE l = 2,347 82(32) m.
Dans cet exemple, l = a(b) m, la valeur numérique de l'incertitude b indiquée entre parenthèses est supposée
s'appliquer aux derniers chiffres (les moins significatifs) de la valeur numérique a de la longueur l. Cette
notation est utilisée lorsque b représente l'incertitude type (écart-type estimé) dans les deux derniers chiffres de
a. L'exemple numérique donné ci-dessus peut être interprété comme signifiant que la meilleure estimation de
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ISO 2008 – Tous droits réservés vii
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ISO 80000-7:2008(F)
la valeur numérique de la longueur l (lorsque l est exprimée en mètres) est 2,347 82 et que la valeur inconnue
de l est supposée se situer entre (2,347 82− 0,000 32) m et (2,347 82 + 0,000 32) m avec une probabilité
déterminée par l'incertitude type 0,000 32 m et la loi de probabilité normale des valeurs de l.
0.5 Remarques particulières
0.5.1 Grandeurs
L'ISO80000-7 contient une sélection de grandeurs relatives à la lumière et à d'autres rayonnements
électromagnétiques. Les grandeurs «énergétiques», correspondant aux rayonnements en général, peuvent
être utilisées pour toute la gamme des rayonnements électromagnétiques, alors que les grandeurs
«lumineuses» correspondent seulement à la lumière visible.
Dans plusieurs cas, le même symbole est employé pour un trio de grandeurs énergétique, lumineuse et
photonique qui se correspondent, étant entendu que les indices e pour énergétique, v pour visible et p pour
photonique seront ajoutés chaque fois qu'une confusion entre ces grandeurs risque de se produire.
Néanmoins, pour les rayonnements ionisants, voir l'ISO 80000-10.
Des polices différentes sont employées systématiquement pour distinguer la lettre «vé» italique v désignant la
vitesse et la lettre grecque «nu» ν désignant la fréquence.
Plusieurs des grandeurs spécifiées dans l'ISO80000-7 peuvent être définies pour une lumière
monochromatique, c'est-à-dire une lumière d'une seule fréquence ν. Elles sont appelées grandeurs spectrales
et notées en indiquant leur grandeur de référence par un argument, comme q(ν). Citons pour exemple la
vitesse, c(ν), de la lumière dans un milieu ou l'indice de réfraction dans un milieu, n(ν) = c /c(ν). Certaines de
0
ces grandeurs sont définies comme le quotient de la fraction, dq, d'une grandeur, q, résultant de la lumière dont
la longueur d'onde se trouve dans l'intervalle [λ, λ + dλ], par l'étendue, dλ, de cet intervalle. Ces grandeurs
sont appelées grandeurs spectriques et sont notées par l'indice λ. Elles sont additives de sorte que l'intégrale
�
∞
q = q (ν)dν donne la grandeur globale, par exemple la luminance énergétique, L 7-15).
ν
0
Au lieu de la fréquence, , il est possible d'utiliser d'autres grandeurs de référence: la pulsation, ω = 2πν, la
ν
longueur d'onde, λ = c /nν, la longueur d'onde dans le vide, λ = c /ν, le nombre d'onde dans le milieu,
0 0 0
σ = 1/λ, le nombre d'onde dans le vide, ν˜ = ν/c = σ/n = 1/λ , etc. À titre d'exemple, l'indice de réfraction
0 0
peut être donné par n(λ = 555 nm)≈ 1,333. De même, la luminance énergétique spectrique, L (λ) (7-15,
0 λ
Remarque), a la signification de «densité spectrale» correspondant à la grandeur intégrée, luminance
énergétique L(7-15).
Les grandeurs spectriques correspondant à différentes grandeurs de référence sont reliées, par exemple
dq = q (ν)dν = q (ω)dω = q (ν˜)dν˜ = q (λ)dλ = q (σ)dσ
ν ω ν˜ λ σ
donne
q (ν) = 2πq (ω) = q (ν˜)/c = q (λ)c /n = q (σ)n/c
ν ω ν˜ 0 λ 0 σ 0
Pour des raisons historiques, la longueur d'onde, λ, est encore dans la plupart des cas utilisée comme
grandeur de référence parce qu'elle était autrefois la grandeur mesurée avec la plus grande exactitude. Du
point de vue théorique, la fréquence, ν, est la grandeur de référence la plus appropriée parce qu'elle conserve
sa valeur lorsqu'un faisceau lumineux traverse des milieux ayant des indices de réfraction, n, différents.
0.5.2 Unités
En photométrie et en radiométrie, il est commode d'utiliser l'unité stéradian.
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viii ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
0.5.3 Grandeurs photopiques
Dans la plupart des cas, on a affaire à la vision photopique (assurée par les cônes et utilisée pour la vision de
jour). Les valeurs normales de l'efficacité lumineuse relative spectrale V (λ) en vision photopique ont été
adoptées initialement par la CIE en 1924. Elles ont été adoptées plus tard par le CIPM [voir la monographie du
BIPM: Principes régissant la photométrie (1983)].
0.5.4 Grandeurs scotopiques
En vision scotopique (assurée par les bâtonnets et utilisée pour la vision de nuit), les grandeurs correspondant
aux grandeurs photopiques de 7-28 à 7-48 sont définies de la même manière, avec des symboles munis d'un
signe «prime».
Pour l'efficacité lumineuse relative spectrale en 7-28, la remarque deviendrait:
�
«Les valeurs normales de l'efficacité lumineuse relative spectrale V (λ) en vision scotopique ont été
adoptées initialement par la CIE en 1951. Elles ont été adoptées plus tard par le CIPM [voir la monographie
du BIPM: Principes régissant la photométrie (1983)].»
Pour l'efficacité lumineuse spectrale maximale en 7-29 (en vision scotopique), la définition deviendrait:
683
�
«en vision scotopique, K = lm/W≈ 1 700 lm/W».
m
�
V (555,016 nm)
0.5.5 Valeurs
Les constantes physiques fondamentales données dans l'ISO 80000-7 sont reprises des valeurs cohérentes
des constantes physiques fondamentales publiées dans «2006 CODATA recommended values». Voir
également le site web du CODATA à l'adresse: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html.
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ISO 2008 – Tous droits réservés ix
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.
x
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NORME INTERNATIONALE ISO 80000-7:2008(F)
Grandeurs et unités —
Partie 7:
Lumière
1 Domaine d'application
L'ISO 80000-7 donne les noms, les symboles et les définitions des grandeurs et unités de lumière et d'autres
rayonnements électromagnétiques. Des facteurs de conversion sont également indiqués, s'il y a lieu.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 80000-3:2006, Grandeurs et unités — Partie 3: Espace et temps
ISO 80000-4:2006, Grandeurs et unités — Partie 4: Mécanique
ISO 80000-5:2007, Grandeurs et unités — Partie 5: Thermodynamique
CEI 80000-6:2008, Grandeurs et unités — Partie 6: Électromagnétisme
2)
ISO 80000-9:— , Grandeurs et unités — Partie 9: Chimie physique et physique moléculaire
3)
ISO 80000-10:— , Grandeurs et unités — Partie 10: Physique atomique et nucléaire
3 Noms, symboles et définitions
Les noms, symboles et définitions des grandeurs et unités de lumière et d’autres rayonnements
électromagnétiques sont donnés aux pages suivantes.
2) À publier. (Révision de l’ISO 31-8:1992)
3) À publier. (Révision de l’ISO 31-9:1992 et de l’ISO 31-10:1992)
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ISO 2008 – Tous droits réservés 1
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ISO 80000-7:2008(F)
LUMIÈRE GRANDEURS
N° Nom Symbole Définition Remarques
7-1 fréquence (f) ν, f ν = 1/T Voir l'ISO 80000-3:2006, 3-15.1,
(6-2) en frequency mais en spectroscopie, ν est le
où T est la période plus souvent employé.
(ISO 80000-3:2006, 3-12)
La lumière traversant différents
milieux conserve sa fréquence
mais pas sa longueur d'onde ou
son nombre d'onde.
7-2.1 nombre (m) d'onde ν˜ ν˜ = ν/c Voir également
0
(—) dans le vide l'ISO 80000-3:2006, 3-18.
en wavenumber in où ν est la fréquence (7-1) et c
0
ν = 1/λ où λ est la longueur
0 0
vacuum est la vitesse
d'onde dans le vide (7-3.1).
(ISO 80000-3:2006, 3-8.2) de la
lumière dans le vide (7-4.1)
7-2.2 nombre (m) d'onde σ σ = ν/c Voir également
(6.4) en wavenumber l'ISO 80000-3:2006, 3-18.
où ν est la fréquence (7-1) et c
est la vitesse de la lumière dans σ=˜ν/n dans un milieu d'indice
le milieu (7-4.2) de réfraction n (7-5).
σ = 1/λ où λ est la longueur
d'onde dans le milieu (7-3.2).
La lumière traversant différents
milieux conserve sa fréquence
mais pas sa longueur d'onde ou
son nombre d'onde.
7-3.1 longueur (f) d'onde λ pour une onde dans un milieu d'indice de
0
dans le vide monochromatique, réfraction n(7-5), λ = nλ
0
en wavelength in
λ = c /ν
0 0
vacuum
où ν est la fréquence (7-1) de
l'onde et c est la vitesse de la
0
lumière dans le vide (7-4.1)
7-3.2 longueur (f) d'onde λ pour une onde Voir l'ISO 80000-3:2006, 3-17.
(6-3) en wavelength monochromatique se
Pour une onde monochromatique,
propageant dans un milieu,
la longueur d'onde est la distance
λ = c/ν entre deux points successifs dans
la direction normale au front
où ν est la fréquence (7-1) de d'onde, où la phase diffère de 2π
cette onde et c est la vitesse de à un instant donné.
phase (ISO 80000-3:2006,
λ = 1/σ où σ est le nombre
3-8.2) d'un rayonnement
d'onde dans le milieu (7-2.2).
électromagnétique de
fréquence spécifiée Dans un milieu d'indice de
réfraction n(7-5), λ = λ /n
0
Dans un milieu anisotrope, la
direction de propagation de la
lumière doit être définie.
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2 ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
UNITÉS LUMIÈRE
Facteurs de conversion et
N° Nom Symbole Définition
remarques
–1
7-1.a hertz Hz 1Hz 1:= s
–1
7-2 a mètre à la m L'unité couramment employée
puissance moins en spectroscopie pour le
un nombre d'onde est le
centimètre à la puissance
–1
moins un, cm , plutôt que le
mètre à la puissance moins un,
–1
m .
−10
:= 10 m
7-3.a mètre m ångström (Å); 1 Å
(à suivre)
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ISO 2008 – Tous droits réservés 3
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ISO 80000-7:2008(F)
LUMIÈRE GRANDEURS
N° Nom Symbole Définition Remarques
7-4.1 vitesse (f) de la c vitesse des ondes La vitesse de la lumière dans le
0
(6-6) lumière dans le électromagnétiques dans le vide est une constante
vide, vide fondamentale utilisée dans la
−1
vitesse (f) des c := 299 792 458 m· s définition du mètre. Voir
0
ondes électro- l'ISO 80000-3:2006, 3-1.a et la
magnétiques CEI 80000-6:2008, 6-35.2.
dans le vide
En théorie de la relativité, les
en speed of light in
termes vitesse subluminique,
vacuum,
vitesse luminique et vitesse
speed of
supraluminique (ou vitesse
electro-
superluminique) sont parfois
magnetic
utilisés pour des vitesses
waves in
respectivement inférieures à,
vacuum
égales à et supérieures à la
vitesse de la lumière dans le vide
7-4.2 vitesse (f) de la c dans un milieu, vitesse de
lumière phase (ISO 80000-3:2006,
en speed of light 3-8.2) d'un rayonnement
électromagnétique dans une
direction donnée et de
fréquence spécifiée
7-5 indice (m) de n n = c /c Dans un milieu, c dépend de la
0
(6-44) réfraction fréquence ν de la lumière utilisée;
en refractive index où c est la vitesse de la ainsi .n = n(ν)
0
lumière dans le vide (7-4.1) et c
Pour un milieu avec absorption,
est la vitesse de phase
l'indice de réfraction complexe
(ISO 80000-3:2006, 3-8.2) dans
kk= n peut être défini, où k est
0 0
une direction donnée d'un
le vecteur d'onde dans le vide et k
rayonnement
est le vecteur d'onde complexe
électromagnétique de
dans un milieu. Alors,
fréquence spécifiée se
n = n + ik = n + iα/4πν˜ où α
propageant dans un milieu
est le coefficient d'absorption
linéique (7-25.2) et i est l'unité
imaginaire.
Pour un milieu anisotrope, n est
un tenseur.
7-6 énergie (f) Q, ,W énergie (ISO 80000-5:2007, L'énergie rayonnante visible est
(6-7) rayonnante (,U )Q 5-20.1) émise, transportée ou appelée quantité de lumière
e
en radiant energy reçue sous forme de (7-34). L'énergie photonique peut
rayonnement être exprimée en termes de
nombre de photons (7-49).
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4 ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
UNITÉS LUMIÈRE
Facteurs de conversion et
N° Nom Symbole Définition
remarques
–1
7-4.a mètre par seconde m·s
7-5.a un 1 Voir l'Introduction, 0.3.2
2 −2
7-6.a joule J 1J := 1kg· m · s
(à suivre)
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ISO 80000-7:2008(F)
LUMIÈRE GRANDEURS
N° Nom Symbole Définition Remarques
7-7 énergie (f) w, ρ L'énergie rayonnante volumique
dQ
w =
(6-8) rayonnante d'un corps noir est donnée par
dV
volumique
4σ
4
en radiant energy w = T
où dQ est l'énergie rayonnante
c
0
density
(7-6) dans un domaine
où σ est la constante de Stefan-
tridimensionnel élémentaire,
Boltzmann (7-56), c est la vitesse
0
divisée par le volume dV
de la lumière dans le vide (7-4.1)
(ISO 80000-3:2006, 3-4) de ce
et T est la température
domaine
thermodynamique
(ISO 80000-5:2007, 5-1). Voir
l'Introduction, 0.5.1.
7-8 énergie (f) w , ρ dw L'énergie rayonnante spectrique
λ λ
w (λ) =
λ
(6-9) rayonnante volumique d'un corps noir est
dλ
spectrique donnée par
où dw est la partie
volumique en
w = 8πhc · f(λ, T )
infinitésimale de l'énergie λ 0
longueur d'onde
rayonnante volumique w (7-7)
en spectral radiant
où h est la constante de Planck
correspondant à la lumière dont
energy density
(ISO 80000-10:—, 10-5.1), c est
la longueur d'onde λ (7-3.2) se 0
in terms of
la vitesse de la lumière dans le
trouve dans un intervalle
wavelength
T
vide (7-4.1) et est la
infinitésimal [λ, λ + dλ],
température thermodynamique
divisée par l'étendue dλ de cet
(ISO 80000-5:2007, 5-1). Pour
intervalle
f(λ, T ), voir 7-57 et 7-58.
7-9 énergie (f) ρ , w En spectroscopie, le symbole ρ
dw
ν˜ ν˜ ν˜
w (ν˜) =
ν˜
(6-9) rayonnante est employé.
dν˜
spectrique
où dν˜ est la partie infinitésimale
volumique en
de l'énergie rayonnante
nombre d'onde
volumique w(7-7)
en spectral radiant
correspondant à la lumière dont
energy density
le nombre d'onde ν˜ (7-3.2) se
in terms of
trouve dans l'intervalle
wavenumber
infinitésimal [ν˜, ν˜ + dν˜] divisée
par l’étendue dν˜ de cet
intervalle
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6 ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
UNITÉS LUMIÈRE
Facteurs de conversion et
N° Nom Symbole Définition
remarques
–3
7-7.a joule par mètre J·m
cube
–4
7-8.a joule par mètre J·m
bicarré
–2
7-9.a joule par mètre J·m
carré
(à suivre)
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ISO 80000-7:2008(F)
LUMIÈRE GRANDEURS
N° Nom Symbole Définition Remarques
7-10 probabilité (f) de A −dN /dt = A N L'onde émise ou absorbée a le
jk j jk j
(—) transition nombre d'onde
où −dN est le nombre de
j
d'Einstein pour ν˜ =(E − E ) /hc .
jk j k 0
molécules passant
l'émission
spontanément de l'état j à l'état La relation entre coefficients
spontanée
k pendant un intervalle de d'Einstein est
j → k
3
temps de durée dt, N est le
j
A = 8πhc ν˜ B
jk 0 ν˜, jk
en Einstein
nombre de molécules dans
B = B
transition kj jk
l'état jet E >E
j k
probability for
spontaneous
emission
j → k
7-11 probabilité (f) de B , B −dN /dt = ρ (ν˜ ) B N Les coefficients B sont définis
jk ν˜, jk j ν˜ jk jk j ν˜, kj
(—) transition
ici au moyen de l'énergie
où −dN est le nombre de
j
d'Einstein pour
spectrique volumique ρ (ν˜) en
molécules passant de l'état j à ν˜
l'émission induite
l'état k par émission induite due
nombre d'onde ν˜. Ils peuvent
j → k,
à un rayonnement d'énergie
également être définis en utilisant
probabilité (f) de
spectrique volumique ρ (ν˜)
ν˜
transition
l'énergie spectrique volumique
(7-9) pendant un intervalle de
d'Einstein pour
ρ (ν) en fréquence ν, auquel cas
ν
temps de durée dt, N est le
j
l'émission
nombre de molécules dans B = c B a pour unité SI
ν, kj 0 ν˜, kj
stimulée j → k
l'état jet E >E
j k
le mètre par kilogramme.
en Einstein
transition
_____________________ N
j
probability for
induced A B B
jk jk kj
emission
_____________________ N
k
j → k,
Einstein
transition
probability for
stimulated
emission
j → k
7-12 probabilité (f) de B , B −dN /dt = ρ (ν˜ ) B N
kj ν˜, kj k ν˜ jk kj k
(—) transition
où −dN est le nombre de
k
d'Einstein pour
molécules passant de l'état k à
l'absorption
l'état j par absorption induite
induite j → k
due à un rayonnement
en Einstein
d'énergie spectrique volumique
transition
ρ (ν˜) (7-9) pendant un
ν˜
probability for
intervalle de temps de durée dt,
induced
N est le nombre de molécules
k
absorption
dans l'état k et E >E
j k
j → k
©
8 ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 80000-7:2008(F)
UNITÉS LUMIÈRE
Facteurs de conversion et
N° Nom Symbole Définition
remarques
–1
7-10.a seconde à la s
puissance moins
un
–1
7-11.a seconde s·kg Pour les coefficients B
ν, jk
kilogramme à la utilisant l'énergie spectrique
puissance moins volumique ρ (ν) en fréquence
ν
–1
un ν, l'unité SI est m·kg
–1
7-12.a seconde s·kg Pour les coefficients B
ν, kj
kilogramme à la utilisant l'énergie spectrique
pu
...
S L O V E N S K I SIST ISO 80000-7
STANDARD
julij 2013
Veličine in enote – 7. del: Svetloba
Quantities and units – Part 7: Light
Grandeurs et unités – Partie 7: Lumière
Referenčna oznaka
ICS 01.060 SIST ISO 80000-7:2013 (sl)
Nadaljevanje na straneh od 2 do 52
© 2013-07. Standard je založil in izdal Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 80000-7 : 2013
NACIONALNI UVOD
Standard SIST ISO 80000-7 (sl), Veličine in enote – 7. del: Svetloba, 2013, ima status slovenskega
standarda in je enakovreden mednarodnemu standardu ISO 80000-7 (en), Quantities and units – Part
7: Light, 2008-11.
NACIONALNI PREDGOVOR
Mednarodni standard ISO 80000-7:2008 je pripravil tehnični odbor Mednarodne organizacije za
standardizacijo ISO/TC 12 Veličine, enote, simboli v sodelovanju s tehničnim odborom Mednarodne
elektrotehniške komisije IEC/TC 25 Veličine in enote.
Slovenski standard SIST ISO 80000-7:2013 je prevod mednarodnega standarda ISO 80000-7:2008. V
primeru spora glede besedila slovenskega prevoda v tem standardu je odločilen izvirni mednarodni
standard v angleškem jeziku. Slovensko izdajo standarda je pripravil tehnični odbor SIST/TC TRS
Tehnično risanje, veličine, enote, simboli in grafični simboli.
ZVEZA Z NACIONALNIMI STANDARDI
S privzemom tega mednarodnega standarda veljajo za omejeni namen referenčnih standardov vsi
standardi, navedeni v izvirniku, razen standardov, ki so že sprejeti v nacionalno standardizacijo:
SIST ISO 80000-3:2012 (sl) Veličine in enote – 3. del: Prostor in čas
SIST ISO 80000-4:2012 (sl) Veličine in enote – 4. del: Mehanika
SIST ISO 80000-5:2012 (sl) Veličine in enote – 5. del: Termodinamika
SIST EN 80000-6:2008 (en,fr) Veličine in enote – 6. del: Elektromagnetizem (IEC 80000-
6:2008)
PREDHODNA IZDAJA
SIST ISO 31-6+A1:2008 (sl) Veličine in enote – 6. del: Svetloba in sorodna
elektromagnetna sevanja
SIST ISO 31-6:1995/Amd. 1:2001 (en) Veličine in enote – 6. del: Svetloba in sorodna
elektromagnetna sevanja
OPOMBE
– Povsod, kjer se v besedilu standarda uporablja izraz “mednarodni standard”, v
SIST ISO 80000-7:2013 to pomeni “slovenski standard”.
– Nacionalni uvod in nacionalni predgovor nista sestavni del standarda.
2
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 80000-7 : 2013
Vsebina Stran
Predgovor .4
Uvod .5
1 Področje uporabe .9
2 Zveza z drugimi standardi .9
3 Imena, simboli in definicije .9
Literatura.52
3
---------------------- Page: 3 ----------------------
SIST ISO 80000-7 : 2013
Predgovor
ISO (Mednarodna organizacija za standardizacijo) je svetovna zveza nacionalnih organov za
standarde (članov ISO). Mednarodne standarde navadno pripravljajo tehnični odbori ISO. Vsak član,
ki želi delovati na določenem področju, za katero je bil ustanovljen tehnični odbor, ima pravico biti
zastopan v tem odboru. Pri delu sodelujejo tudi vladne in nevladne mednarodne organizacije,
povezane z ISO. V vseh zadevah, ki so povezane s standardizacijo na področju elektrotehnike, ISO
tesno sodeluje z Mednarodno elektrotehniško komisijo (IEC).
Mednarodni standardi so pripravljeni v skladu s pravili, podanimi v Direktivah ISO/IEC, 2. del.
Glavna naloga tehničnih odborov je priprava mednarodnih standardov. Osnutki mednarodnih
standardov, ki jih sprejmejo tehnični odbori, se pošljejo vsem članom v glasovanje. Za objavo
mednarodnega standarda je treba pridobiti soglasje najmanj 75 % članov, ki se udeležijo glasovanja.
Opozoriti je treba na možnost, da je lahko nekaj elementov tega dokumenta predmet patentnih pravic.
ISO ne prevzema odgovornosti za ugotavljanje istovetnosti katerih koli ali vseh takih patentnih pravic.
ISO 80000-7 je pripravil tehnični odbor ISO/TC 12, Veličine, enote, simboli, pretvorbeni faktorji, v
sodelovanju z IEC/TC 25, Veličine in enote ter njihovi črkovni simboli.
Prva izdaja standarda ISO 80000-7 razveljavlja in nadomešča tretjo izdajo ISO 31-6:1992. Vključuje
tudi dopolnilo ISO 31-6:1992/Amd.1:1998. V primerjavi s prejšnjim standardom so glavne tehnične
spremembe naslednje:
– spremenjeno je podajanje številskih navedb;
– dodane so točke 0.5.3 Fotopične veličine, 0.5.4 Skotopične veličine in 0.5.5 Vrednosti;
– spremenjene so zveze z drugimi standardi;
– dodane so nove točke in označene s črtico (glej 0.1);
– zaradi večje usklajenosti z mednarodnim elektrotehniškim slovarjem so spremenjeni vrstni red in
definicije izrazov v zvezi s svetlobo.
ISO 80000 s skupnim naslovom Veličine in enote sestavljajo naslednji deli:
– 1. del: Splošno
– 2. del: Matematični znaki in simboli za uporabo v naravoslovnih vedah in tehniki
– 3. del: Prostor in čas
– 4. del: Mehanika
– 5. del: Termodinamika
– 7. del: Svetloba
– 8. del: Akustika
– 9. del: Fizikalna kemija in molekulska fizika
– 10. del: Atomska in jedrska fizika
– 11. del: Značilna števila
– 12. del: Fizika trdne snovi
IEC 80000 s skupnim naslovom Veličine in enote sestavljajo naslednji deli:
– 6. del: Elektromagnetizem
– 13. del: Informacijska znanost in tehnologija
– 14. del: Telebiometrija, povezana s fiziologijo človeka
4
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SIST ISO 80000-7 : 2013
Uvod
0.1 Razvrstitev preglednic
V tem mednarodnem standardu so veličine in enote v preglednicah razvrščene tako, da so veličine na
levih, enote pa na ustreznih desnih straneh.
Vse enote med vodoravnima polnima črtama na desni strani pripadajo veličinam med ustreznima
polnima črtama na levi strani.
Če je bila pri reviziji dela ISO 31 zaporedna številka veličine spremenjena, je številka iz prejšnje izdaje
navedena v oklepaju na levi strani pod novo številko veličine; pomišljaj pomeni, da prejšnja izdaja ni
vsebovala te veličine.
0.2 Preglednice veličin
Imena najpomembnejših veličin v tem mednarodnem standardu so podana skupaj s svojimi simboli in
največkrat tudi z definicijami. Ta imena in simboli so priporočila. Definicije so podane samo za
opredelitev veličin v mednarodnem sistemu veličin (ISQ), navedenih na levih straneh preglednice, in
niso nujno popolne.
Skalarni, vektorski ali tenzorski značaj nekaterih veličin je prikazan, zlasti kadar je to potrebno za
definicijo.
Večina veličin ima podano samo eno ime in samo en simbol; če sta za eno veličino podani dve imeni
ali več oziroma dva simbola ali več in razlika ni opredeljena, so enakovredni. Kadar obstajata dva tipa
poševnih črk (kot npr. ϑ in θ, ϕ in φ, а in a ter g in g), je uporabljen samo eden; to pa ne pomeni, da
drugi ni enako sprejemljiv. Takšnim različicam ni priporočljivo pripisovati različnih pomenov. Če je
simbol v oklepaju, pomeni, da je "rezervni" in se v besedilu uporablja takrat, kadar ima glavni simbol
drugačen pomen.
V angleški izdaji so francoska imena veličin v poševnem tisku, pred njimi pa stoji oznaka fr. Spol je pri
francoskem imenu označen z oznako (m) za moški in (f) za ženski spol, ki stoji neposredno za
samostalnikom v francoskem imenu.
0.3 Preglednice enot
0.3.1 Splošno
Imena enot za ustrezne veličine so podana skupaj z mednarodnimi simboli in definicijami. Ta imena
enot so odvisna od jezika, simboli pa so mednarodni in enaki v vseh jezikih. Več informacij o tem
1
najdete v Brošuri SI (8. izdaja, 2006), ki jo je izdal BIPM, in v ISO 80000-1 .
Enote so razporejene na naslednji način:
a) Najprej so podane koherentne enote SI. Enote SI so bile sprejete na Generalni konferenci za
uteži in mere (Conference Générale des Poids et Mesures, CGPM). Priporoča se uporaba
koherentnih enot SI; desetiški večkratniki in manjkratniki, ki se tvorijo s predponami SI, se
priporočajo, tudi če niso posebej navedeni.
b) Sledi nekaj enot, ki niso enote SI, a so jih za uporabo skupaj z enotami SI sprejeli Mednarodni
odbor za uteži in mere (Comité International des Poids et Mesures, CIPM) ali Mednarodna
organizacija za zakonsko meroslovje (Organisation Internationale de Métrologie Légale, OIML) ali
ISO in IEC.
Te enote so od ustreznih enot SI ločene s črtkano vodoravno črto.
c) Enote, ki niso enote SI in jih je CIPM sprejel za začasno uporabo skupaj z enotami SI, so v
stolpcu "Pretvorniki in opombe" natisnjene z manjšimi črkami kot drugo besedilo.
1
V pripravi za izdajo.
5
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SIST ISO 80000-7 : 2013
d) Enote, ki niso enote SI in se ne priporočajo, so podane samo v dodatkih k nekaterim delom tega
mednarodnega standarda. Ti dodatki so informativni, namenjeni predvsem pretvornikom, in niso
sestavni del standarda. Te odsvetovane enote so razvrščene v dve skupini:
1) enote s posebnimi imeni v sistemu CGS;
2) enote, ki temeljijo na enotah čevelj, funt, sekunda, ter nekatere druge, sorodne enote.
e) Druge enote, ki niso enote SI in so podane za informacijo, zlasti glede pretvornikov, so navedene
v drugem informativnem dodatku.
0.3.2 Opomba glede enot veličin z dimenzijo ena oziroma brezdimenzijskih veličin
Koherentna enota za katerokoli veličino z dimenzijo ena, ki se imenuje tudi brezdimenzijska veličina,
je število ena, simbol 1. Pri izražanju vrednosti takšne veličine se simbol enote 1 ponavadi ne piše.
1. PRIMER: Lomni količnik n = 1,53 × 1 = 1,53
Za večkratnike ali manjkratnike enote ena se predpone ne smejo uporabljati. Namesto predpon se
priporoča uporaba potenc števila 10.
3
2. PRIMER: Reynoldsovo število Re = 1,32 × 10
Ker je ravninski kot na splošno izražen z razmerjem med dvema dolžinama in prostorski kot z
razmerjem med dvema ploščinama, je CGPM leta 1995 določila, da sta v mednarodnem sistemu enot
radian, simbol rad, in steradian, simbol sr, brezdimenzijski izpeljani enoti. Torej se veličini ravninski kot
in prostorski kot obravnavata kot izpeljani veličini z dimenzijo ena. Enoti radian in steradian sta tako
enaki ena; lahko se izpustita ali pa uporabljata v izrazih za izpeljane enote, da je lažje razlikovati med
veličinami različne vrste, vendar enake dimenzije.
0.4 Številske navedbe v tem mednarodnem standardu
Znak = se uporablja za označevanje, da "je točno enako", znak ≈ se uporablja za označevanje, da "je
približno enako" in znak := se uporablja za označevanje, da "je po definiciji enako".
Številske vrednosti fizikalnih veličin, ki so bile eksperimentalno določene, imajo vedno pripadajočo
merilno negotovost. Ta negotovost se vedno navede. V tem mednarodnem standardu se velikost
negotovosti izrazi tako, kot kaže naslednji primer.
PRIMER: l = 2,347 82(32) m
V tem primeru, l = a(b) m, se številska vrednost negotovosti b, navedena v oklepaju, domnevno
nanaša na zadnje (in najmanj pomembne) števke številske vrednosti a dolžine l. Ta zapis se uporabi,
kadar b izraža standardno negotovost (ocenjeni standardni odklon) v zadnjih števkah vrednosti a.
Zgoraj navedeni številski primer se lahko razlaga, kot da pomeni, da je najboljša ocena številske
vrednosti dolžine l (če je l izražen v enoti meter) 2,347 82, in da je neznana vrednost l domnevno med
(2,347 82 – 0,000 32) m in (2,347 82 + 0,000 32) m, s tem da je verjetnost določena s standardno
negotovostjo 0,000 32 m in normalno porazdelitvijo verjetnosti vrednosti l.
0.5 Posebne opombe
0.5.1 Veličine
ISO 80000-7 vsebuje izbor veličin, ki pripadajo svetlobi in drugim elektromagnetnim sevanjem.
"Sevalne" veličine, ki se na splošno nanašajo na sevanje, so uporabne za celoten obseg
elektromagnetnega sevanja, medtem ko se "svetlobne" veličine nanašajo samo na vidno svetlobo.
V nekaterih primerih se uporablja enak simbol za trojico sorodnih veličin: sevalno, svetlobno in
fotonsko; kadar obstaja možnost zamenjave med njimi, se dodajo indeksi: e za energijsko, v za vidno
in p za fotonsko veličino.
Za ionizirajoča sevanja glej ISO 80000-10.
6
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SIST ISO 80000-7 : 2013
Za razlikovanje med poševnim "v-jem" za hitrost in grškim "nu" za frekvenco se sistematično
uporabljata različni pisavi.
Nekatere veličine iz ISO 80000-7 se lahko definirajo kot monokromatska svetloba, tj. svetloba z eno
samo frekvenco . Označuje jih njihova referenčna veličina v obliki argumenta, npr. q( ). Primera sta
hitrost c( ) svetlobe v mediju ali lomni količnik v mediju n( ) = c /c ( ). Nekatere od teh veličin so deleži
0
dq veličine q, ki ustreza svetlobi z valovno dolžino v intervalu [λ, λ + dλ], deljeno z obsegom dλ tega
intervala. Te veličine se imenujejo spektralne veličine in so označene z indeksom λ. So dodatne, tako
da integral q= q ( ) d da celotno veličino, npr. sevalnost L (točka 7-15).
Namesto frekvence se lahko uporabljajo druge referenčne veličine svetlobe: kotna frekvenca
ω = 2π , valovna dolžina λ = c /n , valovna dolžina v vakuumu λ = c / , valovno število v mediju
0 0 0
σ = 1/λ, valovno število v vakuumu = /c = σ/n = 1/λ itd. Lomni količnik se na primer lahko poda kot
0 0
n(λ = 555 nm) ≈ 1,333. Prav tako ima spektralna sevnost L (λ) (točka 7-15, opomba) pomen
0 λ
spektralne "gostote", ki ustreza integrirani veličini – sevnosti L (točka 7-15).
Spektralne veličine, ki ustrezajo različnim referenčnim veličinam, so povezane, npr.:
dq = q ( ) d = q (ω) dω = q ( ) d = q (λ) dλ = q (σ) dσ
ω λ σ
torej je
q ( ) = 2πq (ω) = q ( )/c = q (λ) c /n = q (σ) n/c
ω 0 λ 0 σ 0
Iz zgodovinskih razlogov se kot referenčna veličina še vedno večinoma uporablja valovna dolžina λ,
saj je bila v preteklosti najtočneje izmerjena veličina. S teoretičnega vidika pa je ustreznejša
referenčna veličina frekvenca , saj ohrani svojo vrednost, kadar svetlobni snop prehaja skozi medije
z različnim lomnim količnikom n.
0.5.2 Enote
V fotometriji in radiometriji je zaradi prikladnosti ohranjena enota steradian.
0.5.3 Fotopične veličine
V veliki večini primerov se obravnava fotopični vid (ki ga omogočajo stožci in se uporablja za dnevni
vid). Standardne vrednosti funkcije spektralne svetlobne učinkovitosti V (λ) za fotopični vid je prvotno
sprejela CIE leta 1924. Te vrednosti je sprejel CIPM [glej monografijo BIPM: Načela, ki vladajo v
fotometriji (1983)].
0.5.4 Skotopične veličine
Za skotopični vid (ki ga omogočajo palčke in se uporablja za nočni vid) so ustrezne veličine od točke
7-28 do točke 7-48 opredeljene na enak način kot fotopične, s tem da se s praštevilom uporabljajo
simboli.
Opombe k točki 7-28, spektralna svetlobna učinkovitost, bi se glasile:
Standardne vrednosti funkcije svetlobne učinkovitosti V′ (λ) za skotopični vid je prvotno sprejela CIE leta
1951. Pozneje jih je sprejel CIPM [glej monografijo BIPM: Načela, ki vladajo v fotometriji (1983)].
Definicija točke 7-29, največja spektralna svetlobna učinkovitost (za skotopični vid), bi se glasila:
683
l m/ W 1700l m/ W
m
"za skotopični vid K′ = ≈ "
555 016 n m
V ′( , )
7
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SIST ISO 80000-7 : 2013
0.5.5 Vrednosti
Temeljne fizikalne konstante, podane v skupini standardov ISO 80000-7, so navedene v ustreznih
vrednostih temeljnih fizikalnih konstant, objavljenih v "Predlaganih vrednostih CODATA 2006". Glej
tudi spletno stran CODATA, ki preusmerja na: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html.
8
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SIST ISO 80000-7 : 2013
Veličine in enote –
7. del:
Svetloba
1 Področje uporabe
ISO 80000-7 podaja imena, simbole in definicije za veličine in enote, ki se uporabljajo za svetlobo in
druga elektromagnetna sevanja. Kjer je primerno, so navedeni tudi pretvorniki (pretvorni faktorji).
2 Zveza z drugimi standardi
Za uporabo tega dokumenta so nujno potrebni spodaj navedeni standardi. Pri datiranem sklicevanju
se upošteva samo navedena izdaja. Pri nedatiranem sklicevanju se upošteva zadnja izdaja
navedenega dokumenta (vključno z morebitnimi dopolnili).
ISO 80000-3:2006, Veličine in enote – 3. del: Prostor in čas
ISO 80000-4:2006, Veličine in enote – 4. del: Mehanika
ISO 80000-5:2007, Veličine in enote – 5. del: Termodinamika
IEC 80000-6:2008, Veličine in enote – 6. del: Elektromagnetizem
2
ISO 80000-9:– , Veličine in enote – 9. del: Fizikalna kemija in molekulska fizika
3
ISO 80000-10:– , Veličine in enote – 10. del: Atomska in jedrska fizika
3 Imena, simboli in definicije
Imena, simboli in definicije za veličine in enote, ki se uporabljajo na področju optike, so podani na
naslednjih straneh.
2
V pripravi za izdajo. (Revizija ISO 31-8:1992)
3
V pripravi za izdajo. (Revizija ISO 31-9:1992 in ISO 31-10:1992)
9
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SIST ISO 80000-7 : 2013
SVETLOBA VELIČINE
Zap. št. Ime Simbol Definicija Opombe
7-1 frekvenca , f = 1/T Glej ISO 80000-3:2006, točka
3-15.1, vendar se v spektroskopiji
(6-2) kjer je T perioda
večinoma uporablja .
(ISO 80000-3:2006,
točka 3-12) Svetloba med prehajanjem skozi
različne medije ohranja svojo
frekvenco, ne pa tudi svoje
valovne dolžine ali valovnega
števila.
7-2.1 valovno število v = /c Glej tudi ISO 80000-3:2006,
0
vakuumu točka 3-18.
(–) kjer je frekvenca
(točka 7-1) in c hitrost = 1/λ , kjer je λ valovna
0
0 0
(ISO 80000-3:2006, dolžina v vakuumu
(točka 7-3.1).
točka 3-8.2) svetlobe v
vakuumu (točka 7-4.1)
7-2.2 valovno število Glej tudi ISO 80000-3:2006,
σ σ = /c
točka 3-18.
(6.4) kjer je frekvenca
(točka 7-1) in c hitrost σ = /n v mediju z lomnim
svetlobe v mediju (točka količnikom n (točka 7-5).
7-4.2)
σ = 1/λ, kjer je λ valovna dolžina
v mediju
(točka 7-3.2).
Svetloba med prehajanjem skozi
različne medije ohranja svojo
frekvenco, ne pa tudi svoje
valovne dolžine ali valovnega
števila.
7-3.1 valovna dolžina v za monokromatski val je V mediju z lomnim količnikom n
λ
0
vakuumu λ = c / (točka 7-5) je λ = n λ.
0 0 0
kjer je frekvenca
(točka 7-1) tega vala in
c hitrost svetlobe v
0
vakuumu (točka 7-4.1)
7-3.2 valovna dolžina Glej ISO 80000-3:2006,
λ za monokromatski val, ki
se širi v mediju, je točka 3-17.
(6-3)
Za monokromatski val je valovna
λ = c/
dolžina razdalja med dvema
kjer je frekvenca (točka
zaporednima točkama v smeri
7-1) tega vala in c fazna
pravokotno na čelni val, med
hitrost
katerima se faza v danem
(ISO 80000-3:2006,
trenutku razlikuje za 2π.
točka 3-8.2)
elektromagnetnega λ = 1/σ, kjer je σ valovno število
v mediju (točka 7-2.2).
sevanja določene
frekvence
V mediju z lomnim količnikom n
(točka 7-5) je
λ = λ /n
0
V anizotropnem mediju je treba
določiti smer širjenja svetlobe.
10
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SIST ISO 80000-7 : 2013
ENOTE SVETLOBA
Zap. št. Ime Simbol Definicija Pretvorniki in opombe
–1
7-1.a hertz, herc Hz 1 Hz := 1s
–1
7-2.a meter na potenco m V spektroskopiji se kot enota
minus ena za valovno število namesto
metra na potenco minus
–1
ena, m , običajno uporablja
centimeter na potenco
–1
minus ena, cm .
−10
ångström (Å); 1 Å := 10 m
7-3.a meter m
(nadaljevanje)
11
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SIST ISO 80000-7 : 2013
SVETLOBA VELIČINE
Zap. št. Ime Simbol Definicija Opombe
7-4.1 hitrost svetlobe v c hitrost elektromagnetnih Hitrost svetlobe v vakuumu je
0
vakuumu, valov v vakuumu osnovna konstanta, ki se
(6-6)
−1
uporablja za definicijo metra. Glej
hitrost c := 299 792 458 m · s
0
ISO 80000-3:2006, točka 3-1.a, in
elektromagnet-
IEC 80000-6:2008, točka 6-35.2.
nih valov v
vakuumu
Pri relativnosti se za hitrost,
manjšo, enako ali večjo kot je
hitrost svetlobe v vakuumu,
včasih uporabljajo izrazi
podsvetlobna, svetlobna in
nadsvetlobna hitrost.
7-4.2 hitrost svetlobe c fazna hitrost
(ISO 80000-3:2006,
točka 3-8.2)
elektromagnetnega
sevanja v mediju v dani
smeri in z določeno
frekvenco
7-5 lomni količnik n n = c /c
V mediju je hitrost c odvisna od
0
uporabljene frekvence svetlobe;
(6-44) kjer je c hitrost svetlobe
0
torej je n = n( ).
v vakuumu (točka 7-4.1)
in c fazna hitrost Za medij, ki absorbira, je mogoče
(ISO 80000-3:2006, določiti kompleksni lomni količnik
točka 3-8.2) k = nk , kjer je k valovni vektor
0 0
elektromagnetnega v vakuumu in k kompleksni
sevanja v mediju v dani
valovni vektor v mediju. Potem je
smeri z določeno
n = n + ik = n + iα /4π
frekvenco
kjer je α dolžinski absorpcijski
koeficient (točka 7-25.2) in i
imaginarna enota.
Za anizotropni medij je n tenzor.
7-6 energija sevanja, Q, W, energija Vidna energija sevanja se
izsev (ISO 80000-5:2007, imenuje svetlobna energija
(6-7) (U, Q )
e
točka 5-20.1), oddana, (točka 7-34).
prenesena ali prejeta kot
Fotonska energija se lahko izrazi
sevanje
s številom fotonov (točka 7-49).
12
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SIST ISO 80000-7 : 2013
ENOTE SVETLOBA
Zap. št. Ime Simbol Definicija Pretvorniki in opombe
–1
7-4.a meter na sekundo m · s
7-5.a ena 1 Glej uvod, 0.3.2.
2 −2
7-6.a joule, džul J 1 J := 1 kg · m · s
(nadaljevanje)
13
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SIST ISO 80000-7 : 2013
SVETLOBA VELIČINE
Zap. št. Ime Simbol Definicija Opombe
d
7-7 gostota energije Gostota energije sevanja v črnem
w, ρ Q
w =
d
sevanja telesu je podana z
(6-8)
4
V
4
σ
w = T
kjer je dQ energija
0
c
sevanja (točka 7-6) v
kjer je σ Stefan-Boltzmannova
elementarnem
konstanta (točka 7-56), c hitrost
tridimenzionalnem 0
svetlobe v vakuumu (točka 7-4.1)
prostoru, deljena s
in T termodinamična temperatura
prostornino dV
(ISO 80000-5:2007, točka 5-1).
(ISO 80000-3:2006,
točka 3-4) tega prostora
Glej uvod, točka 0.5.1.
d
7-8 spektralna w , ρ w Spektralna gostota energije
λ λ
w (λ) =
d
λ
gostota sevanja v črnem telesu je podana
(6-9)
λ
energije z w = 8πhc · f (λ, T)
λ 0
kjer je dw infinitezimalni
sevanja po
kjer je h Planckova konstanta
del gostote energije
valovni dolžini
(ISO 80000-10:–, točka 10-5.1),
sevanja w (točka 7-7), ki
c hitrost svetlobe v vakuumu
0
ustreza svetlobi z
(točka 7-4.1) in T termodinamična
valovno dolžino λ (točka
temperatura (ISO 80000-5:2007,
7-3.2) v infinitezimalnem
točka 5-1). Za f (λ, T) glej točki
intervalu [λ, λ + dλ],
7-57 in 7-58.
deljeno s širino dλ tega
intervala
d
7-9 spektralna ρ V spektroskopiji se uporablja
w
, w
d
w ( ) = ~
gostota
simbol ρ .
(6-9) ν
energije
kjer je d infinitezimalni
sevanja po
del gostote energije
valovnem
sevanja w (točka 7-7), ki
številu
ustreza svetlobi z
valovnim številom
(točka 7-3.2) v
infinitezimalnem intervalu
[ , + d ], deljeno s
širino d tega intervala
14
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SIST ISO 80000-7 : 2013
ENOTE SVETLOBA
Zap. št. Ime Simbol Definicija Pretvorniki in opombe
–3
7-7.a joule na kubični J · m
meter
–4
7-8.a joule na meter na J · m
potenco štiri
–2
7-9.a joule na meter J · m
kvadrat
(nadaljevanje)
15
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SIST ISO 80000-7 : 2013
SVETLOBA VELIČINE
Zap. št. Ime Simbol Definicija Opombe
7-10 Einsteinova A −dN /dt = A N Emitirani oziroma absorbirani val
jk j jk j
verjetnost ima valovno število
(—) kjer je −dN število
j
prehoda za
molekul, ki spontano = (E − E )/hc .
jk j k 0
spontano
prehajajo iz stanja j v
Zveza med Einsteinovimi
emisijo j → k
stanje k med časovnim
koeficienti je
3
intervalom s trajanjem dt,
A = 8πhc B
jk 0 , jk
N je število molekul v
j
B = B
kj jk
stanju j in E > E
j k
7-11 Einsteinova B , B Koeficienti B so definirani s
jk , jk −dN /dt = ρ ( ) B N , kj
j jk jk j
verjetnost pomočjo spektralne gostote
(—)
kjer je −dN število
j
prehoda za
energije ρ ( ) po valovnem
molekul, ki prehajajo iz
inducirano
številu . Definirani so lahko tudi
stanja j v stanje k z
emisijo j → k,
po frekvenci s pomočjo ρ ( );
inducirano emisijo zaradi
Einsteinova
sevanja spektralne
v tem primeru ima
verjetnost
gostote energije ρ ( )
B = c B enoto SI meter na
, kj 0 , kj
prehoda za
(točka 7-9) v časovnem
kilogram.
stimulirano
intervalu s trajanjem dt,
________________
N
j
emisijo j → k
N je število molekul v
j
A B B
jk jk kj
stanju j in E > E
j k
________________
N
k
7-12 Einsteinova B , B
−dN /dt = ρ ( ) B N
kj , kj k jk kj k
verjetnost
(—) kjer je −dN število
k
prehoda za
molekul, ki prehajajo iz
inducirano
stanja j v stanje k z
absorpcijo
inducirano absorpcijo
j → k
zaradi sevanja spektralne
gostote energije ρ ( )
(točka 7-9) v časovnem
intervalu s trajanjem dt,
N je število molekul v
k
stanju k in E > E
j k
16
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SIST ISO 80000-7 : 2013
ENOTE SVETLOBA
Zap. št. Ime Simbol Definicija Pretvorniki in opombe
–1
7-10.a sekunda na s
potenco minus
ena
–1
7-11.a sekunda kilogram s · kg Za koeficiente B , ki
, jk
na potenco
uporabljajo spektralno
minus ena
gostoto energije ρ ( ) po
frekvenci , je enota SI
–1
m · kg .
–1
7-12.a sekunda kilogram s · kg Za koeficiente B , ki
, kj
na potenco uporabljajo spektralno
minus ena
gostoto energije ρ ( ) po
frekvenci , je enota SI
–1
m · kg .
(nadaljevanje)
17
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SIST ISO 80000-7 : 2013
SVETLOBA VELIČINE
Zap. št. Ime Simbol Definicija Opombe
d
7-13 sevalni tok, Φ, P, (Φ ) Spektralni sevalni tok je
e Q
d
Φ =
sevalna moč spektralna koncentracija
(6-10)
t
sevalnega toka
d
kjer je dQ energija
∞
d
Φ
sevanja (točka 7-6),
d
Φ (λ)= ,Φ = Φ ()λ λ
λ ∫ λ
0
λ
oddana, prenesena ali
prejeta med časovnim
Ustrezne definicije veljajo za
intervalom s trajanjem dt
spektralno koncentracijo
(ISO 80000-3:2006,
(spektralno gostoto) podobnih
točka 3-7)
radiometričnih veličin, kot je npr.
d
I
d
I (λ)=
λ
λ
za točki 7-14 in 7-13.
Označijo se enostavno tudi kot I
λ
oziroma Φ in se imenujejo
λ
spektralne veličine. Potem je
∞ ∞
d d
itd.
I = I (λ) λ = I λ
∫ λ ∫ λ
0 0
Vidni sevalni tok se imenuje
svetlobni tok (točka 7-32).
Fotonski tok se lahko izrazi s
številom fotonov (glej točko
7-50).
∞
d
7-14 jakost sevanja I, (I ) v dani smeri od vira je
e
d
I = I (λ) λ
∫
λ
0
(6-13)
Φ
d
I =
Ω kjer je I (λ) spektralna jakost
λ
sevanja.
kjer je dΦ sevalni tok
(točka 7-13), ki zapušča Glej uvod, točka 0.5.1, in opombe
k točki 7-13.
vir v elementarnem
stožcu, v katerem je tudi
Vidna jakost sevanja se imenuje
dana smer, s prostorskim svetilnost (točka 7-35).
kotom dΩ
Fotonska svetilnost se lahko
(ISO 80000-3:2006,
izrazi s številom fotonov
točka 3-6)
(glej točko 7-51).
18
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SIST ISO 80000-7 : 2013
ENOTE SVETLOBA
Zap. št. Ime Simbol Definicija Pretvorniki in opombe
–1
7-13.a watt, vat W 1 W = 1 J · s
Ta enota je istovetna z
enoto za mehansko moč
(ISO 80000-4:2006,
točka 4-26.a).
–1
7-14.a watt na steradian W · sr Za steradian glej uvod,
točka 0.3.2.
(nadaljevanje)
19
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SIST ISO 80000-7 : 2013
SVETLOBA VELIČINE
Zap. št. Ime Simbol Definicija Opombe
∞
d
7-15 sevnost L, (L ) v točki na površini in v
e
L = L (λ) λ
dani smeri je ∫ λ
(6-14)
0
d 1
I
d cos
L =
kjer je L (λ) spektralna sevnost.
λ
A α
Glej uvod, točka 0.5.1, in opombe k
kjer je d I jakost
točki 7-13.
sevanja (točka 7-14),
2
c(λ)
ki ga oddaja element
e 0
4
L (λ) = wλ(λ) = hc ⋅ f (λ,T)
λ
površine s ploščino dA
π
(ISO 80000-3:2006,
kjer je c (λ) hitrost širjenja valov
točka 3-3), in kot α je
(ISO 80000-3:2006,
kot med pravokotnico
točka 3-8.2) elektromagnetnega
na površino in dano
sevanja z valovno dolžino λ
smerjo
(točka 7-3.2) v danem mediju, za
w (λ) glej točko 7-8 in za f (λ, T)
λ
glej točki 7-57 in 7-58,
c je hitrost svetlobe v vakuumu
0
(točka 7-4.1) in h je Planckova
konstanta
(ISO 80000-10:–, točka 10-6.1).
Za sevanje črnega telesa je
4
σ
L = T
π
kjer je T termodinamična
temperatura
(ISO 80000-5:2007, točka 5-1) in
σ Stefan-Boltzmannova konstanta
(točka 7-56).
Vidna sevnost se imenuje svetlost
(luminanca) (točka 7-37). Fotonska
sevnost se lahko izrazi s številom
fotonov (glej točko 7-52).
20
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SIST ISO 80000-7 : 2013
ENOTE SVETLOBA
Zap. št. Ime Simbol Definicija Pretvorniki in opombe
–1 –2
7-15.a W · sr · m
watt na steradian
kvadratni meter
(nadaljevanje)
21
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SIST ISO 80000-7 : 2013
SVETLOBA VELIČINE
Zap. št. Ime Simbol Definicija Opombe
7-16 sferična E , (E ) v točki v prostoru je Sferična obsevanost je enaka
0 e,0
obsevanost, skupnemu sevalnemu toku, ki
(
...
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