Vi tar så mye for gitt. At vi hører. Og ser. Men uten lys ser vi ikke. Så hva er lys – fysisk sett?

Bildet øverst: Hadde mamma rådyr vært på tur med ungene så hadde du sett dem med intenst LED nærlys, 100 meter borte. (Foto: Phillips)

Av Stein Bekkevold

Noen husker kanskje at lys er elektromagnetisk stråling. Å? En lærd type vil stirre på deg – og si at lys er det fysiske fenomen at øyet ser elektromagnetisk stråling som har bølgelengder mellom 400 og 750 nanometer.

Det er bare denne delen av dette spekteret som gir synlig lys, påpeker han/hun. Stråling med kortere bølgelengde kalles ultrafiolett, infrarød  har lengre bølgelengde. Akkurat som om du ble noe klokere.

Bølgelengder

Om du nå spør den lærde hva farge er og hvordan lys måles – for å se om en lampe gir nok av det – får du en utredning. Den blir omtrent slik: – I et visst lys er fargen du ser på en belyst ting mest bestemt av overflatens reflektans, evnen til å reflektere ulike bølgelengder.

Med normalt syn vet vi at blå ting blir mørkere om de flyttes fra dagslys til et gulere lampelys fordi dette inneholder mindre av det blå lyset. Vi snakker altså om bølgelengder.

Justering

Men fargeendringer kan bli korrigert med øyets tilpassing. Selv om lampelys er gulere enn sollys, ser vi farger som like om kvelden og om dagen – justeringen gir såkalt fargekonstans.

OK da.

Men da den lærde nå hevder at vi kan se farger objektivt eller subjektivt, stanser vi ham. Det får være måte på. Derimot lurer vi på hva lys egentlig er – altså hvordan det oppstår – og hvordan vi måler det.

Moderne LED frontlys har et enormt lysutbytte per watt og det kan du takke vitenskapen for. Strømforbruket er bare en brøkdel av det de gamle halogen- eller utladningslampene tok for å gi samme lysmengde. (Foto: Volvo)

LED

Og da hopper vi elegant til LED, og glemmer alt som heter glødelamper. LED står for Light Emitting Diodes, lysdioder, og er elektrisk drevne dingser av halvledermateriale som i transistorer; de gløder når strøm kjøres gjennom dem.

Teknologien ble utviklet av tre japanere, som derfor fikk Nobelprisen i fysikk i 2014.

LED har viktige fordeler: De er ytterst energieffektive; i de gamle lyspærene ble bare 5 prosent av strømmen til lys mens resten ble (ofte bortkastet) varme. I en LED blir hele 80 prosent av strømmen til lys. Det gjør at en 7 watt LED-pære gir samme lys som en 60 watt lyspære. Levetiden er også øket, LED holder over 15 000 timer mens lyspærer lever 1000–2500 timer. Det, du!

Doping

Mens de første LED-lampene ga et kaldt hvitt lys, gir de i dag mange farger, for eksempel varmhvit som imiterer glødelamper. For å lage LED med økt fargespekter dopes diodene med ulike varianter av fosfor, lys-stoffer. LED-lyset er derfor en blanding av diode- og lysstoff-lys.

LED-belysning kan også ha dimming. LED er dyrere og har en litt klumpete form. Dette fordi de må ha for-kopling innebygd. Denne tilpasser spenningen og begrenser strømmen. Med energi-økonomisering er det nå mer og mer vanlig med LED i offentlig belysning. Og altså i din fine bil. Om den ikke er for gammel …

Ved å sette en klynge moderne LED-elementer sammen og plassere dem foran en korrekt reflektor kan du nå kaste intens lys-energi hundrevis av meter. (Foto: Lumiled)

Hva med lumen?

1. Men hvordan måler vi lys? Mange har hørt om lumen, og hva er nå det? Og lux, var det vel? Nei da, enheten heter candéla etter latin for vokslys.

Forkortet cd er dette en enhet i SI-systemet. En sånn er, ifølge Generalkonferansen for mål og vekt, lysstyrken i en gitt retning fra en kilde som sender ut monokromatisk lys med en frekvens på 540 THz og en utstrålt effekt i den gitte retningen på ¹/₆₈₃ watt per steradian. Uff da.

Hafnerlys

Og: Frekvensen samsvarer med en bølgelengde på 555 nanometer, som er nær midten av det synlige spekteret og oppfattes som grønt. Det er her øyet er mest følsomt for elektromagnetisk stråling.

Ja, ante vi det ikke. Definisjonen ble utviklet for å tvinge LYS inn i SI-systemet, som baseres på kilogram, meter og sekund. Gamle system for mål og vekt hadde nemlig svært mye underlig for seg – der var lys basert på strålingen fra stivnende platina. Og da hadde vi hafnerlys, av alle ting.

Lysutbytte

Men lumen og alt det der, da? Da må vi inn i teorienes verden: Radiometri er læren om strålingsenergi. Måling av lys må tilpasses øyets følsomhet, tilpassingen skjer via en skala som kalles lysutbyttet. Dette er den lysmengde en kilde avgir per sekund. Mengden kalles lumen. Og uttrykkes som lumen per watt, lm/W.

Største lysutbytte fra en kilde er 680 lm/W. Sola gir omtrent 90 slike. Når dine fine nye lyskastere med LED skinner på hvit vintervei kan lysmengden i lux – som er lm/m² – være helt enorm, og takk for det – straks ser du mor rådyr med unger som bykser ut i veien. Eller skoleelevene på vei til dagens dont. Alt takket være fysikerne og ingeniørene.

Betryggende vitenskap, dette.

Les også: https://bilstoff.no/trykk-masse-og-sant/