光强和照度的测量

光的强度、亮度、照度等概念及之间的关系1967年法国第十三届国际计量大会规定了以坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。

1.坎德拉（candela）的定义：在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1坎德拉。

烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。

从数量上看，60坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。

2.发光强度与光亮度：发光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。

Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。

光源辐射是均匀时，则光强为I=F/Ω（Ω为立体角），单位为球面度（sr），F为光通量，单位是流明，对于点光源由I=F/4。

光亮度是表示发光面明亮程度的，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比，单位是坎德拉/平方米。

对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的。

电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

3.光通量与流明：光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。

各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。

如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。

光通量的单位是流明（英文lumen）的音译简写为lm。

绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305×10³cm²面积上辐射出来的光通量为1lm。

物理实验技术中光强的测量方法与分析光强的测量方法与分析光是我们日常生活中不可或缺的一部分，而在物理实验中，光的测量和分析更是必不可少的。

本文将介绍一些常用的物理实验技术中光强的测量方法和分析。

一、测量光强的实验装置和方法在物理实验中，测量光强通常需要使用一些特定的装置来完成。

其中最常见的装置是光电池。

光电池是一种能够将光能转化为电能的装置，其原理基于光电效应。

一般而言，光电池会将光能转化为电流输出，其大小与入射光的强度成正比。

因此，我们可以通过测量光电池输出的电流来间接测量光的强度。

除了光电池外，还有一些其他的测量光强的方法。

例如，光强测量仪器中的光照度计。

光照度计采用了一种特殊的传感器，能够直接测量到光的强度，并将其转换为数字或模拟信号输出。

这种仪器通常可以测量不同波长范围内的光强，以满足不同实验需求。

二、光强测量与物理实验的应用光强的测量在物理实验中具有广泛的应用。

首先，光强的测量可以用于光学元件的性能评估和校准。

例如，我们可以使用光强测量仪器来表征透镜的聚焦能力，或者测试滤光片的透过率。

通过测量光强，我们可以了解到光学元件与光的相互作用情况，进而优化实验设计和结果分析。

此外，光强的测量还可以用于光源的研究。

光源的特性对于很多实验来说都是至关重要的。

例如，太阳能的利用、LED灯的设计和研发等领域，都需要对光源的强度进行精确测量和分析。

通过测量光强，我们可以了解到光源的亮度和稳定性，以及可能的能量损失情况，进而优化光源的设计和使用效率。

除了以上的应用，光强测量还可以用于材料表征和分析。

例如，我们可以使用光强测量仪器来测定材料的透过光强度，从而了解其在不同波长范围内的吸收特性。

这对于材料科学和光电子学研究来说都具有重要意义。

通过测量光强，我们可以探究材料的光学性质和电子结构，进而研究其电磁响应和光电转换效率。

三、光强数据的分析和处理在物理实验中，获取到光强数据后，我们需要对数据进行一些基本的分析和处理。

LED测试引言LED（发光二极管）是一种常见的光电子元件，广泛应用于照明、显示、指示等领域。

在开发和制造LED产品时，LED测试是一个重要的环节，用于确保LED的质量和性能符合要求。

本文将介绍LED测试的原理、常用测试方法和测试设备。

LED测试原理LED测试的目的是评估LED的亮度、色温、色彩均匀性、功率等性能参数。

LED测试原理主要包括以下几个方面：1. 光强测量光强是衡量LED亮度的重要指标。

光强的测试通常使用照度计或光度计进行，其中照度计用于测量表面照度，光度计用于测量出射光流。

2. 色温和色坐标测量LED的色温和色坐标是衡量其色彩性能的指标。

色温是以绝对温标（开尔文）表示的，常见的LED色温有暖白、自然白和冷白等。

色坐标通常使用CIE1931色度图进行测量，色坐标的变化反映LED的颜色变化。

3. 色彩均匀性测试色彩均匀性是衡量LED光源灯具质量的重要指标。

通过将LED光源不同方向的光强进行对比，可以评估其色彩均匀性。

常见的测试方法包括光谱分布测试和光度分布测试。

4. 功率测试功率测试主要用于评估LED的能效，常用的测试设备有功率测量仪和电流表。

通过测量LED的功率和电流，可以计算出其能效和功率因数。

LED测试方法LED测试方法根据不同的性能指标和要求，选择相应的测试方法进行。

以下是常见的LED测试方法：1. 光强测量方法•照度计法：将LED光源放置在与光照表面平行的位置，使用照度计测量光源的光强。

•光度计法：将LED光源放置在光度计的光路中，测量光度计的输出信号。

2. 色温和色坐标测量方法•光谱测量法：使用光谱仪测量LED光源的光谱曲线，根据曲线计算出色温和色坐标。

•CIE1931色度图法：将LED光源的光通过CIE1931色度图仪器，测量出色温和色坐标。

3. 色彩均匀性测试方法•光谱分布测试：使用光谱测量仪测量LED光源在不同方向上的光谱分布差异，评估色彩均匀性。

•光度分布测试：使用光度分布仪测量LED光源在不同方向上的光强差异，评估色彩均匀性。

光强与照度换算计算公式光强与照度，这两个概念在光学领域中可是相当重要的呢！咱们先来聊聊光强。

光强，简单说就是光源在某个方向上的发光强度。

想象一下，你手里拿着一个手电筒，直直地向前照，这时候手电筒在前方那个方向上发出的光亮的强弱，就是光强啦。

比如说，一个超强的手电筒，它在正前方射出的光特别亮，那它的光强就大；而一个比较弱的手电筒，前方的光就没那么亮，光强也就小。

照度呢，则是指被照射的表面上接收到的光的多少。

就好比你在一个房间里，打开灯，地面或者桌子上被照亮的程度，这就是照度。

那光强和照度之间怎么换算呢？这就得提到一个公式啦。

光强（I）和照度（E）的换算公式是：E = I × cosθ / r² 。

这里的θ是光线与被照面法线的夹角，r 是光源到被照面的距离。

给大家举个我亲身经历的例子吧。

有一次我在家里搞了个小小的实验，我把一个台灯放在桌子的一角，然后我拿着照度计在桌子的不同位置测量照度。

我发现，离台灯越近的地方，照度就越大；而且当我改变测量点与台灯光线的角度时，照度也会发生变化。

当时我就特别好奇，为啥会这样呢？后来通过这个换算公式，我算是弄明白了其中的道理。

咱们再深入说说这个公式。

cosθ这个部分很关键，它反映了光线照射角度的影响。

当光线垂直照射到表面时，θ 等于 0 度，cosθ 就等于 1 ，这时候照度最大。

但要是光线斜着照过来，比如θ 等于 60 度，cosθ 就变成了 0.5 ，照度也就变小了。

r²呢，代表着距离的影响。

距离光源越远，r 就越大，r²也就更大，那么照度就会迅速减小。

这就解释了为什么离台灯远的地方没有离台灯近的地方亮。

在实际生活中，理解光强和照度的换算公式很有用处哦。

比如说，我们在设计室内照明的时候，要根据房间的大小和用途，合理安排灯具的位置和光强，以保证各个区域都有足够的照度，让人感觉舒适又明亮。

再比如，在道路照明中，要计算好路灯的光强和高度，确保路面有合适的照度，保障行车安全。

照度和光强的关系(一)
照度和光强的关系
1. 什么是照度和光强
•照度：照射在物体表面上的光的亮度，单位为勒克斯（lux）。

•光强：在特定方向上通过单位面积的光的能量，单位为瓦特/平方米（W/m²）。

2. 照度和光强的定义
•照度是指光线照射到物体表面上的亮度，可以理解为人眼感受到的光的强度。

照度与观察点距离的平方成反比，即照度随着距离
的增加而减小。

•光强是指单位面积上的光的能量，可以理解为光线的密集程度。

光强与观察点距离的平方成正比，即光强随着距离的增加而减小。

3. 照度和光强的关系
•照度和光强之间存在一定的关系，可以通过以下公式表示：
照度 = 光强 / 距离的平方
•从公式可以看出，照度和光强成反比，同时也与观察点距离的平方成反比。

这意味着，当光强增大时，照度也会增大；
当观察点距离减小时，照度也会增大。

4. 应用场景
•照度和光强的关系在实际生活中有广泛的应用：–照明设计：根据照度和光强的关系，可以合理安排灯光的布局和强度，使得照明效果更好。

–光伏发电：照度和光强直接影响太阳能电池板的发电效率，高照度和光强有利于提高太阳能的利用率。

–光学测量：照度和光强可以用于光学测量中，例如测量光源的亮度、光线的传播损耗等。

5. 总结
•照度是指光线照射到物体表面上的亮度，光强是指单位面积上的光的能量。

•照度和光强之间存在反比关系，同时也与观察点距离的平方成反比。

•照度和光强的关系在照明设计、光伏发电和光学测量等领域有广泛的应用。

道路照明的照度测量方法概述道路照明的照度测量是确保道路照明系统正常运行的关键步骤。

照度测量是通过测量特定区域的光强来评估照明水平的方法。

本文将介绍道路照明照度测量的方法以及测量结果的分析与应用。

照度测量的意义道路照明的照度测量是评估道路照明系统性能的有效手段，它可以帮助我们了解照明装置是否正常工作、照明水平是否满足要求，并为改进和调整照明系统提供依据。

照度测量还可以用于验证照明设计的准确性，确保道路照明系统达到预期效果。

照度测量的步骤照度测量通常包括以下步骤：1. 测量设备准备选择合适的照度测量仪器，并校准仪器以确保测量结果的准确性。

常用的照度测量仪器包括照度计和光强计。

2. 测量点选择选择需要测量的道路区域，通常选择具有代表性的区域进行测量。

测量点的选择应考虑道路的曝光程度、交通状况和周围环境等因素。

3. 测量操作在测量点设备好测量设备后，按照仪器的使用说明进行测量操作。

通常是将测量仪器放置在固定的位置，测量一段时间后得到平均值。

4. 数据记录和分析将测量数据记录下来，并进行分析。

可以使用电脑软件进行数据处理，计算平均照度值和照度分布等指标。

根据分析结果可以判断照明系统的工作状态以及是否需要进行调整。

照度测量的注意事项进行照度测量时需要注意以下几点：1. 测量环境测量时需要确保测量环境稳定且没有明显的光污染，以获得准确的测量结果。

避免测量仪器受到干扰，例如遮挡物、反光等。

2. 测量时间测量时应选择适当的时间段进行，以保证测量结果的代表性。

如果需要了解不同时间段的照度分布情况，可以选择多个时间点进行测量。

3. 误差控制测量时需要控制误差，例如避免仪器的阴影产生误差。

可以通过多次测量取平均值来降低误差。

照度测量结果的应用照度测量结果可以用于以下几个方面：1. 设备运行状态评估通过照度测量可以了解照明设备的运行状态，例如是否存在灯泡熄灭、漏光等问题。

根据测量结果可以及时进行设备维修和更换。

2. 照明系统调整通过照度测量可以确定道路照明系统的照度分布情况，根据需要进行调整。

测量小灯泡的实验原理小灯泡是一种常见的光源，测量小灯泡的实验原理主要涉及电学和光学方面的知识。

首先，测量小灯泡的电学原理是基于欧姆定律。

根据欧姆定律，电流I等于电压U除以电阻R，即I = U/R。

在小灯泡中，当通过电流时，小灯泡内部的电阻R 会使电压降低，从而产生发光。

其次，测量小灯泡的光学原理涉及到辐射亮度和照度的概念。

辐射亮度指的是物体单位立体角内发射的辐射功率，通常用每单位立体角发出的辐射功率来表示。

照度是指单位面积上接收到的来自光源的光通量，通常用勒克斯（Lux）来表示。

在实验中，我们通常使用光电二极管（Photodiode）来测量小灯泡的光强。

光电二极管是一种半导体器件，当光照射在其上时，会产生光电效应，生成电流。

测量光强的原理就是利用光电二极管测量产生的电流来表征光源的亮度。

具体而言，测量小灯泡的实验步骤如下：1. 准备实验器材：小灯泡、电压表、电流表、光电二极管、连接线等；2. 搭建电路：将小灯泡接在电路中，用电压表测量小灯泡两端的电压，用电流表测量小灯泡的电流。

同时，将光电二极管连接到一个电路中，用电流表测量光电二极管的光电流；3. 调节电源电压：通过改变电源的电压，测量不同电源电压下小灯泡两端的电压和电流值，并记录下来；4. 测量光强：用光电二极管在不同距离和不同角度下测量小灯泡发出的光强，并记录下来；5. 数据处理：根据测得的数据，绘制小灯泡电流随电压的变化曲线，以及小灯泡光强随距离和角度的变化曲线；6. 分析结果：根据实验得到的数据和曲线，我们可以比较不同电压下小灯泡的亮度和光强差异，进而对小灯泡的特性进行分析。

需要注意的是，测量小灯泡的实验也可以通过其他方法实现，例如使用光谱仪测量小灯泡的光谱分布，或使用相机拍摄小灯泡的照片，通过图像处理的方法分析小灯泡的亮度等。

总而言之，测量小灯泡的实验原理涉及到电学和光学的基本原理，通过测量电流和电压、光电流以及光强等参数，可以对小灯泡的亮度和光强进行定量分析。

第二章光强和照度的测量§２-１光强基准与光强标准灯•作为光强单位的基准器应满足的条件:１.具有一定的强度和光谱功率分布２.具有很好的重复性，长时间点燃其光强数值保持不变３.制备及使用方便光强基准基本单位的演变历史:１.早期基准:蜡烛→卡塞尔灯（1800年）→尖头钠灯(1884-1940年)２.白炽体基准和“小数”基准３.临时“国际烛光”４.黑体基准和新烛光５.新烛光变成坎德拉６.坎德拉的新定义:光源发出频率为540×1012H z单色辐射，在给定方向上的辐射强度为1/683w/S r时，其光强为1坎德拉（c d)•光强基准(次级基准)—副基准灯和工作基准灯组成１.次级基准的作用:由副基准灯保存量值，再通过工作基准灯向下进行量值传递２.我国选用光强标准灯系列中的B D Q7和B D Q8作为副级基准灯和工作基准灯３.光强标准灯的形状:圆柱形、正圆锥形、斜圆锥形、圆球形等我国采用圆球形4.作为标准灯的首要条件是:稳定性要好—即每次燃点时应保持同样的光强真空泡量值波动为：±(0.2-0.5)%充气泡量值波动为：±(0.4-1)%5.光强标准灯的使用及其要求：①灯泡质量要好:泡壳应无色透明,无泛碱、发雾和波纹、气泡等缺陷，发光要稳定（注：新制标准灯发光不稳定应老练到全寿命的10%，通常是在高于工作电压的5%，老练50-80小时）②供电电源精度高（稳定性好—常用直流供电电源）③标准灯点燃时应逐渐点亮，在稳定电流（电压）下预热真空泡5分钟左右，充气泡预热10分钟左右，待发光稳定后再开始测量④测量时应经常更换极性（每小时换一次）。

标准灯在使用30-60小时后，要用上一级标准灯重新定标，若使用时间少于这个值，经一年后应重新定标§２-2目视法测光强光度学测光强方法：目视法（主观测量法）光电法（客观测量法）•目视光度计的制作原理：目视法主要利用人的眼睛对光敏感强，它能精确判断相邻二个表面的亮度是否相同。