光度学中几个重要概念

阐述光度学的基本概念1.1光度学的基本概念在电磁辐射中可见光只占有很窄的波段。

光度学是来讨论可见辐射的测量和传播。

光度学里所用单位是以人眼的响应为基础的。

本文將介绍光度学的一些相应的单位【1】【2】，和常用单位。

1.1.1光通量通常用光的功率来表示光源在单位时间内发射的光能量的大小，单位为（W/nm）。

辐射通量这个概念可用于所有光谱段的光与辐射。

但人眼对不同波长的光的视觉灵敏度V（入）是不同的，对波长小于380纳米和大于780纳米之间的这部分不可见光，V（入）=0。

因此将光源发射的辐射通量能够引起人眼视觉的这部分能量称为光通量。

通常用积分球法来测量LED的光通量，被测的LED器件发射出的光辐射经积分球壁的多次反射后，产生了和光通量成比例的均匀面出光度，被球壁上的探测器测量到；同时在球内的漫射屏挡住了光线，不让探测器去直接接收被测器件的光辐射。

1.1.2发光强度由于辐射的发光体在空间发出的光通量是不均匀的，大小也是不同的，所以为了表示辐射体在不同方向上光通量的分布特性，需要引入光通量角密度这个概念：光源在特定方向上很小的立体角元内所包含的光通量dΦ与立体角dΩ的比值，称为这个方向上的光强，单位为坎德拉。

LED光强的检测可以分为近场与远场两种情况，在远场的条件下，并且LED 光源的尺寸与光探测器的面积到离光探测器距离相比足够小，LED光源可看做点光源。

此时，光探测器表面光照度E遵循距离平方反比的定理。

在近场的条件下，测量LED时所需要的距离d相对就较短，光源相对尺寸太大，或是探测器表面和光源构成的角度太大了，此时，光探测器测量的光强取决于测量的条件。

照射在离LED有一定距离的光探测器的光通量Φ与探测器所构成的立体角Ω的比值，就是平均发光强度。

发光强度空间分布图仅规定了一个平面，半角强度常定义为发光强度等于最大发光强度一半位置构成的角度，让被测发光二极管绕顶点旋转，也可以让探测器以d为半径旋转，此测量法不仅适用于LED，同样也适用于对称的LED灯具的检测。

在光度学中是没有“光强”这样一个概念的。

常用的光学量概念有发光强度、光照度、光出射度和光亮度。

“光强”只是一个通俗的说法，很难说对应哪一个光度学概念。

以上所说的几个概念都是有严格的物理定义的：发光强度：光源在单位立体角内发出的光通量，单位是坎德拉，即每球面度1流明。

光照度：被照明面单位面积上得到的光通量，单位是勒克斯，即每平方米1流明。

光出射度：光源单位面积上发出的光通量，单位与光照度相同。

光亮度：单位面积上沿法线方向的发光强度，或称单位面积在其法线方向上单位立体角内发出的光通量，单位是尼特，即每平方米每球面度1流明。

由于发光强度、光亮度与方向有关，容易推导出：各个方向上光亮度相同的光源其发光强度是方向的余弦函数，在法线方向上发光强度最大，称为余弦辐射体，也叫朗伯光源。

各个方向上发光强度都相等的光源其光亮度就是不等的。

发光强度、光出射度和光亮度都是表示光源的发光的发光特性的。

楼上所说考虑太阳到地球距离的平方是将太阳当成点光源，利用地面上的照度计算太阳的发光强度。

而把太阳朝向地球的这一面作为一个面光源，再除以这个面积就是太阳在与地球连线方向的光亮度。

当然这与太阳直接发光的发光强度或光亮度相比是有下降的，因为太阳光经过大气还要衰减的。

这些光学量都用到光通量，光通量是与辐射能通量相对应的光学量，因为光是一种电磁辐射。

不同波长的电磁波1瓦的辐射能通量所相当的光通量是不一样的，换算到光通量要考虑人眼的光谱灵敏度曲线，即人眼对不同波长同样的辐射能通量所感受到的光是不一样的，如红外光、微波、紫外光等人眼是看不见的，而400nm到760nm波长的可见光是人眼能看得见的。

在物理光学中也提到“光强”，是用麦克斯韦方程组解出光的电矢量，电场强度的平方就是物理光学中的光强，主要用于计算干涉、衍射效应得到的图形。

在光学各相关学科中光强度是一个比较含糊的概念，不同的分支有不同的说法，有的等同于发光强度，有的等同于光照度，有的等同于光亮度。

光度学在视光中的应用
光度学在视光中的应用主要体现在以下几个方面：
1. 亮度测量：光度学可以帮助测量视光仪器发出的光的亮度，从而确保患者在使用视光仪器时能够获得足够的光线。

例如，在验光配镜过程中，通过测量眼镜片的亮度，可以确定眼镜片的反射率，从而帮助医生更好地了解患者的视觉需求。

2. 光照度测量：光照度是衡量视光仪器发出的光的亮度的指标之一。

通过测量光照度，可以帮助医生更好地了解患者的视觉需求，从而为其提供更加个性化的配镜方案。

3. 对比度测量：对比度是衡量视光仪器发出的光的亮度和暗度的指标之一。

在验光配镜过程中，通过测量眼镜片的对比度，可以帮助医生更好地了解患者的视觉需求，从而为其提供更加个性化的配镜方案。

总的来说，光度学在视光中的应用广泛且重要，为患者提供了更个性化的配镜方案，并确保了患者在使用视光仪器时能够获得足够的光线。

光度学的几个基本概念0、前言经常发现一些爱好者对对光度学的一些基本概念比较模糊，比如到底什么是亮度？衡量亮度的单位是什么？如何测量亮度？本文将试图以不失严格性的情况下尽量通俗的回答这些问题，因此，文中列举了大量的例子，同时给出四个量之间的关系和转换算法，这也是大多数光学书里所没有的。

光度学与光相关的常用量有4个：发光强度、光通量、照度、亮度。

这4个量尽管是相关的，但为不同的，不能相混。

正像压力、重力、压强、质量是不同的物理量一样。

1、发光强度（I、Intensity），单位坎德拉，即cd。

定义：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，解释：发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。

这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。

可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。

发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。

现在LED也用这个单位来描述，比如某LED是15000的，单位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。

之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd来表示，是因为以前最早LED比较暗，比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd，因此才用mcd表示，现在LED都很厉害了，但还是沿用原来的说法。

用发光强度来表示“亮度”的缺点是，如果管芯完全一样的两个LED，会聚程度好的发光强度就高。

因此，购买LED的时候不要一味追求高I值，还要看照射角度。

很多高I值的LED并非提高自身的发射效率来达到，而是把镜头加长照射角度变窄来实现的，这尽管对LED手电有用，但可观察角度也受限。

另外，同样的管芯LED，直径5mm的I值就比3mm的大一倍多，但只有直径10mm的1/4，因为透镜越大会聚特性就越好。

0、前言经常发现一些爱好者对对光度学的一些基本概念比较模糊，比如到底什么是亮度？衡量亮度的单位是什么？如何测量亮度？本文将试图以不失严格性的情况下尽量通俗的回答这些问题，因此，文中列举了大量的例子，同时给出四个量之间的关系和转换算法，这也是大多数光学书里所没有的。

光度学与光相关的常用量有4个：发光强度、光通量、照度、亮度。

这4个量尽管是相关的，但为不同的，不能相混。

正像压力、重力、压强、质量是不同的物理量一样。

1、发光强度（I、Intensity），单位坎德拉，即cd。

定义：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，解释：发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。

这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。

可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。

发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。

现在LED也用这个单位来描述，比如某LED是15000的，单位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。

之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd来表示，是因为以前最早LED比较暗，比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd，因此才用mcd表示，现在LED都很厉害了，但还是沿用原来的说法。

用发光强度来表示“亮度”的缺点是，如果管芯完全一样的两个LED，会聚程度好的发光强度就高。

因此，购买LED的时候不要一味追求高I值，还要看照射角度。

很多高I值的LED并非提高自身的发射效率来达到，而是把镜头加长照射角度变窄来实现的，这尽管对LED手电有用，但可观察角度也受限。

另外，同样的管芯LED，直径5mm的I值就比3mm的大一倍多，但只有直径10mm 的1/4，因为透镜越大会聚特性就越好。

之所以用发光强度来表示手电或LED，是因为在相同距离下对被照射地的照度是与这个成正比的。