光的度量

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。

dI e d 2Φe Le dAcos ddAcos
d
单位：瓦特/球面度· 米2（W/sr· m2）
S
dS

d
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⑤辐射亮度
余弦辐射体或朗伯体
辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足
dIe dIe 0 cos
余弦辐射体的辐射亮度
Le
dI e 0 Le 0 dA
余弦辐射体的辐射亮度是均匀的，与方向角无关。 余弦辐射体的辐射出射度
光源面上将产生同样大小的光通量。
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§3 两者关系
辐射度量 物理量名称 符号 辐射能 辐射通量 辐射出射度 辐射强度 Qe 定义或定义式 单位 J 物理量名称 符号 光量 光通量 光出射度 发光强度 Qv 光度量 定义或定义式 Qv=v dt 单位 lm· s lm lm/m2 cd
e
Me Ie
0.1070
0.0610 0.0170 0.0082 0.0041 0.0021 0.00105 0.00052 0.00012
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①视见函数 V(λ)
1.0
400
505
555
750
λ /nm
人眼的视见函数曲线
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②光通量 定义：光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值 意义：表征光源发出的客观辐射能通量所能引起人眼的主观视觉强度大小 单位： lm（流明） 表达式：设dVλ为波长λ处dλ间隔的辐射能通量，相应波长光通量dΦλ：
单位：lm/(m2· sr)（流明每平方米球面度），或lm/(cm2· sr) 即sb（熙提）
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说 明:
① 光亮度反映扩展光源在与面法线成 θ角度方向单位投影面积上的发 光强度
② 发光强度和光亮度均针对可见光而言，并带有探测器的主观因素。在

光照度和光强度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. 烛光、国际烛光、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1/60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。

并且，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。

发光强度（Luminous intensity, Candlepower）：发光强度简称光度，系指从光源一个立体角（单位为sr）所放射出来的光通量，也就是光源或照明灯具所发出的光通量在空间选定方向上分布密度，单位为烛光（Candle or Candela, cd）。

发光强度为1cd的光源可放射出12.57lm的光通量。

照度照度（luminance）：受照平面上接受光通量的密度，可用每一单位面积的光通量来测量。

1lm的光通量均匀分布在1平方公尺（m2）的表面，即产生 1勒克斯（Lux,&<60; 环保技术> 照度计）的照度；1lm的光通量落在1平方英尺（ft2）的表面，其照度值为1尺烛光（Footcandle, fc）。

光学常用的度量1.辐射能Q e (单位J) 光源辐射出来的光的能量称为光源的辐射能.2.辐射能通量φe (单位W) 光源在单位时间内辐射出去的总能量称为光源的辐射能通量.也可称为辐射功率.3.辐射出射度M e (单位W/m2) 如果光源表面上的一个发光面积A在各个方向(在半个空间内的辐射能通量为φe,则该发光面的辐射出射度为M e=φe/A4.光谱光视效率V(λ) 人眼在可见光谱范围内的视觉灵敏度是不均匀的,它随波长而变化.人眼对波长为555nm的黄绿光的感受效率最高,而对其他波长光的感受效率却较低,故称555nm为峰值波长,,以λm表示.5.光谱光视效能K(λ) 光谱光视效能是用来度量由辐射能所引起的视觉能力.光谱光视效能的量纲描叙为流明每瓦(lm/W)6.光通亮φ(单位流明lm) 人眼对各种不同波长的光的视觉灵敏度是不一样的.波长为555nm的V(λ)最大,等于1,其他波长的V(λ)都小于1.如果在很小的波长间隔内,光源的辐射能通量是dφ,那么在人眼中引起的光通量为dφ= K(λ) dφ e 流明是国际单位制和我国法定单位制的基本单位之一.在照明工程中,光通量是说明光源发光能力的基本量.例如,一只220V /40W的白炽灯发射的光通量为350lm,而一只220V/36W(T8管)荧光灯发射的光通量为2500ml ,为白炽灯的7倍之多.7.发光强度(单位坎德拉cd) 若光源辐射的光通量φω是均匀的,则在立体角内的平均光强I=φω/ω8.照度(单位为勒克斯lx) 照度是用来表示被照面上的光的强度,它是以被照场所光通量的面积密度来表示的.即表面上的一点照度E定义为入射光通量dφ与该单元面积dA之比,其表达式为E=dφ/dA.例如,晴朗的满月夜地面照度约为0.21lx,白天采光良好的室内照度为100~500 lx,晴天室外太阳散射光(非直射)下的地面照度约为1000 lx,中午太阳光照射下的地面照度可达105 lx.9.光出射度M (单位为勒克斯lx) 对于任意大小的发光表面A,若发射的光通量为φ,则表面A上的平均光出射度M=φ/A.光出射度M与照度E之间的关系:光出射度表示发光体发出的光通量表面密度,而照度表示被照物体所接受的光通量表面密度.10.亮度L (单位为坎德拉每平方米cd/m2或者尼特nt). 在一个广光源上取一个单元面积dA,从与表面法线成θ角的方向上去观察,在这个方向上的光强与人眼”见到”的光源面积之比,定义为光源在这个方向的亮度.彩色对人的生理、心理作用1.生理方面就眼睛对各种光色引起视觉疲劳而言, 蓝、紫色最易引起疲劳,红橙色次之,黄绿、蓝绿、淡青等颜色最小.所以一般设备外壳颜色宜采用黄绿、蓝绿等颜色.眼睛对黄色较为敏感,因此,常用黄与黑或黄与蓝相间的彩色作为危险部位的警告色标.2.心理方面人们对红、橙、黄等颜色有种温暖的感觉,称之为暖色;而对青、蓝、紫等色有冷、凉的感觉,称之为冷色.。