Формально 1 кд - сила света монохроматического источника с длиной волны 555 нм, энергетическая яркость которого равна 1/683 Вт/ср.

Согласно определению XIII Генеральной конференции по мерам и весам за единицу силы света - канделу - принята сила света в направлении нормали к отверстию абсолютно черного тела, имеющего температуру затвердевания платины Т = 2045 К и площадь 1/60 см² при давлении 101325 Па.

Введение основной оптической единицы предполагает наличие некоторых специфических оптических производных величин. Наиболее часто используемыми являются поверхностная плотность светового потока в некоторой точке поверхности и яркость точки в некотором направлении.

Плотность светового потока, падающего на поверхность от сторонних источников света - освещенность - определяется как отношение светового потока к величине освещаемой площадки:

(2.34)

Для самосветящихся поверхностей, например раскаленных объектов или экранов, и пламени измеряемой характеристикой является светимость, т. е. отношение светового потока, испускаемого поверхностью, к величине самой поверхности:

(2.35)

Единица освещенности, измеренная в люменах на квадратный метр, получила название люкса. Светимость, выражается в люменах на квадратный метр.

Еще одной часто используемой световой величиной является яркость объекта (точки) в определенном направлении. Яркость характеризует световую мощность светящейся точки в трех случаях:

1. Свечение поверхности - яркость L поверхности в точке А в направлении I равна отношению силы света dl к величине светящейся поверхности площадью d5, если поверхность перпендикулярна к направлению I, т. е.

(2.36)

где φ - угол между направлением луча света и нормалью к поверхности.

2. Освещение поверхности - яркость L освещающего пучка равна отношению освещенности dE, которую создает пучок на перпендикулярном к нему элементе поверхности, к телесному углу dω, содержащему направление I и заполненному освещающим пучком, т. е.

(2.37)

3. Прохождение пучка через среду - яркость L пучка равна отношению светового потока d²Ф, переносимого пучком, к произведению площади его нормального сечения , и заполненного пучком телесного угла dω, содержащего направление I, т. е.

(2.38)

Оптическая яркость измеряется в канделах на квадратный метр. В соответствии с определением канделы эта величина воспроизводится на эталонах, представляющих из себя черный излучатель при температуре плавления платины при нормальном давлении. Схема эталона канделы приведена на рис. 2.14 .

Платина, расплавленная индукционной печью до температуры Т = 2045 К, нагревает керамическую трубку диаметром до 2 мм и длиной до 40 мм. Излучение, выходящее из этой трубки, фокусируется на вход фотометра - прибора для измерения энергии излучения. Фотометр позволяет проводить измерения при различных длинах волн.

На практике чаще всего используют фотометр-компаратор, позволяющий сравнивать световые потоки двух излучающих объектов. Чаще всего это платиновый излучатель и вольфрамовая ленточная лампа накаливания, которая подбором силы тока излучает как черное тело с температурой 2045 К.

У оптического эталона канделы есть несколько существенных источников погрешности при воспроизведении основной единицы системы СИ, а именно:

• во-первых, невозможно создать идеальный черный излучатель, т. к. излучающая полость имеет отверстие конечных размеров и коэффициент излучения всегда меньше единицы;
• во-вторых, вследствие теплопроводности и отражений температура излучающей полости оказывается несколько ниже температуры платиновой ванны. Платина, кроме того, затвердевает неоднородно;
• в-третьих, при прохождении через оптическую систему теряется часть световой энергии. Необходимые поправки дают погрешности около 1%, что в общем случае дает погрешность воспроизведения единицы силы света на уровне 0,1 - 0,2%.

По перечисленным причинам в настоящее время в связи с созданием фотоприемников с точно известным квантовым выходом основную фотометрическую единицу на уровне точности до 0,1% можно воспроизвести, измеряя энергетическую мощность излучения на длине волны 555 нм. Измерения ведутся в единицах механической мощности - в ваттах, а световой поток находят затем, используя механический эквивалент света, равный 683 люмена на ватт. В это случае отпадает необходимость в сложной технике термостатирования расплавленной платины.

В настоящее время единица силы света кандела определяется как сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 • 10¹² Гц (длина волны 555 нм), энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Ватта на стерадиан (1/683 Вт/ср).