กำลังส่องสว่าง
กำลังส่องสว่าง (Luminosity) หมายถึง พลังงานที่ดาวฤกษ์ปลดปล่อยออกมา/หน่วยเวลา ซึ่งเป็นสมบัติเฉพาะตัวของดาวแต่ละดวง ไม่ขึ้นอยู่กับระยะห่างของผู้สังเกตการณ์ กำลังส่องสว่างของดาวแปรผันตามระยะทางและความสว่างของดาว ดังนั้นเมื่อเราทราบความสว่างและระยะห่างของดาว เราก็จะทราบกำลังส่องสว่างของดาว
แสดงให้เห็นว่า ถ้าระยะทาง (d) เพิ่มขึ้นสองเท่า ความส่องสว่าง (b) จะลดลงยกกำลังสอง ตามกฎระยะทางผกผันยกกำลังสอง เขียนขึ้นเป็นสูตร
b = L / 4d2 หรือ L = 4d2 b
b = ความสว่างปรากฏของดาว (Apparent Brightness) มีหน่วยเป็น วัตต์/ตารางเมตร
L = กำลังส่องสว่างของดาว (Luminosity) มีหน่วยเป็น วัตต์
d = ระยะทางถึงดาว (distance) มีหน่วยเป็น เมตร
ตัวอย่างที่ 1 ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลก 1 au หรือ 149,600,000 km ความสว่างปรากฏของดวงอาทิตย์มีค่าเท่ากับ 1,370 W/m2 จงคำนวณหาว่า ดวงอาทิตย์จะมีกำลังส่องสว่างกี่วัตต์
L = 4d2 b
L = 4(1.496 × 1011m)2 (1370 W/m2)
L = 3.9 × 1026 วัตต์
นอกจากนั้นเรายังคำนวณหาระยะทางของดาวฤกษ์ โดยการนำค่ากำลังส่องสว่าง (L) ระยะทาง (d) และความสว่างปรากฏของดาว (b) มาเปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์ ตามสูตร
L/LSun = (d/dSun)2 b/bSun หรือ d/dSun = sqrt (L/LSun)/(b/bSun)
โดยที่ L/LSun = อัตราส่วนกำลังส่องสว่างของดาว เปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์
d/dSun = อัตราส่วนระยะทางของดาว เปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์
b/bSun = อัตราส่วนความสว่างของดาว เปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์
ตัวอย่างที่ 2 ดาวหัวใจสิงห์ (Regulus) มีกำลังส่องสว่าง 140 เท่าของดวงอาทิตย์ ความสว่างปรากฏ
5.2 x 10-12 เท่าของดวงอาทิตย์ มีระยะห่างจากโลกเท่าไร
ทั้งนี้ ระยะทางมีหน่วยเป็น au เนื่องจากค่า d/dSun ที่ได้เป็นการเปรียบเทียบกับ ระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ เนื่องจาก 1 พาร์เซก = 206,265 au
= (5.2 x 106 au) / (206,265 au)
= 25 พาร์เซก
กำลังส่องสว่าง (อังกฤษ: Luminosity) เป็นการวัดอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมาสัมบูรณ์หรือพลังงานการแผ่รังสีจากวัตถุที่แผ่แสง[1][2]
ในทางดาราศาสตร์ กำลังส่องสว่างคือจำนวนพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดที่ปล่อยออกมาต่อหนึ่งหน่วยเวลาโดยดาวฤกษ์ ดาราจักร หรือวัตถุทางดาราศาสตร์อื่น ๆ[3][4]
ในระบบเอสไอ กำลังส่องสว่างจะถูกวัดในหน่วยจูลต่อวินาทีหรือวัตต์ ในทางดาราศาสตร์ค่าของกำลังส่องสว่างมักจะให้ข้อมูลตามความสว่างดวงอาทิตย์ L⊙ กำลังส่องสว่างยังสามารถใช้ตามระบบขนาดทางดาราศาสตร์: ความส่องสว่างโบโลเมตริกสัมบูรณ์ (Mbol) ของวัตถุ คือการวัดลอการิทึมของอัตราการปล่อยพลังงานทั้งหมด ในขณะที่ความส่องสว่างสัมบูรณ์เป็นการวัดลอการิทึมของความส่องสว่างภายในช่วงความยาวคลื่นเฉพาะบางช่วงหรือบางแถบ
ในทางตรงกันข้าม ความสว่าง ในทางดาราศาสตร์มักใช้สำหรับความสว่างที่มองเห็นได้ของวัตถุหรือความสว่างของวัตถุต่อผู้สังเกต ความสว่างที่มองเห็นได้ขึ้นอยู่กับทั้งกำลังส่องสว่างและระยะห่างระหว่างวัตถุและผู้สังเกตและการดูดซับแสงตามทางผ่านไปยังผู้สังเกต ความส่องสว่างปรากฏเป็นการวัดลอการิทึมของความสว่างที่มองเห็นได้ ระยะทางที่กำหนดโดยการวัดกำลังส่องสว่างอาจค่อนข้างคลุมเครือและบางครั้งจึงใช้ระยะทางกำลังส่องสว่าง
การส่องสว่างและการเปรียบเทียบความเข้มแสง
แสงเป็นพลังงาน สามารถทำให้เกิดความสว่างบนผิววัตถุ โดยปริมาณการส่องสว่างของแสงมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับ
ก. ความเข้มแสงของแหล่งกำเนิด
ข. ระยะทางจากแหล่งกำเนิดแสงกับพื้นที่ที่แสงตกกระทบ
ค. มุมตกกระทบของรังสีแสง
ความสว่าง (Illuminance) ของผิวใด ๆ หมายถึงค่าความสว่างที่ตกบนพื้นที่ผิวต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ ถ้าพิจารณาผิวที่อยู่ห่างจากหลอดไฟที่มีกำลังส่องสว่าง 1 แคลเดลลา เป็นระยะทาง 1 เมตร ความเข้มแห่งการส่องสว่างจะมีค่า 1 ลักซ์(lux) โดยความเข้มแห่งการส่องสว่างจะแปรผกผันกับระยะทางกำลังสอง
ให้ E คือความสว่าง (lux)
I คือกำลังส่องสว่าง (แคนเดลลา,cd) โดยที่ I = , P แทนกำลังของ หลอดไฟ (Watt) และ 4?R2 คือ พื้นที่ผิวที่แสงตกกระทบ(m2)
R คือระยะห่างจากหลอดไฟถึงผิวที่พิจารณา(m)
E = I/R2
- หน้าคลื่นและรังสีของแสง
เมื่อเกิดคลื่นบนผิวน้ำจะเห็นหน้าคลื่นแผ่ออกจากจุดกำเนิดคลื่นเป็นรูปวงกลม แต่ถ้าเป็นแสง โดยแหล่งกำเนิดแสงเป็นจุดก็จะแผ่หน้าคลื่นออกไปเป็นรูปทรงกลม ถ้าลากเส้นจากจุดกำเนิดคลื่นออกไปในแนวตั้งฉากกับหน้าคลื่น เส้นที่ลากออกไปนี้เราเรียกว่า รังสีของแสง
ในกรณีที่แหล่งกำเนิดแสงอยู่ไกลมาก ๆ หน้าคลื่นของแสงจะเป็นหน้าคลื่นระนาบ ดังนั้นรังสีของแสงจึงเป็นเส้นตรงขนานกัน ซึ่งรังสีของแสงสามารถบอกถึงลักษณะ การเคลื่อนที่ของคลื่นและหน้าคลื่นได้ ดังนั้นในการศึกษาเกี่ยวกับแสงจึงใช้รังสีของแสงแทนหน้าคลื่น
