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光度学相关的物理量有哪些?

文章出处:www.tilo.cn 人气:92发表时间:2022-11-22

光度学是1760年由朗伯建立的,且定义了主要光学光度学参量,并用数学阐明了它们之间的关系和光度学几个重要定律。1967年法国第十三届国际计量大会在此基础上丰富了光度学的概念。那么,光度学相关的物理量有哪些呢?本文进行了简单总结。


光度学


1. 光通量(luminous flux)

定义1:由发光体发出的光能,在单位时间内到达、离开或通过某一截面的光能数量,叫光通量,通常用①来表示。

定义2:光通量是光源的辐射能通量对人眼所引起视觉的物理量。即单位时间内某一波段内的辐射能量与该波段的相对视敏率的乘积。

人眼对不同波段光的敏感程度与光的颜色有关,在整个可见光范围内敏感程度并不是均匀的。可以用相对敏感函数曲线进行描述。人眼对于波长X=555nm的光线最为敏感,我们定义这时的相对视敏率Vs(555)=1。当X为其它值时,Vs(X)均小于1。如果对于某一波长X的单色光,其辐射功率为P(X),相对视敏函数为Vs(X),则可以定义光通量为Y(X)=P(X)*Vs(X)。


2. 发光强度(luminous intensity)

定义:发光强度简称光强,是描述点光源发光强弱的一个基本物理量。以点光源在指定方向上的立体角元(单位立体角,或1球面度)内所发出的光通量来度量。

球面度是一个立体角,其顶点位于球心,而它在球面上所截取的弧面面积等于以球的半径为边长的正方形面积,当光源辐射是均匀时,则光强为l=F/Q,Q为立体角,单位为球面度(sr),F为光通量,单位是流明。即光强国际单位是坎德拉(candela,简写cd),即1cd=11m/1球面度。1cd即1000mcd。


3. 光亮度(lightness/brightness)

定义:亮度是指发光体(反光体)表面发光(反光)强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源,在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比,定义为该光源单位的亮度,即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是尼特(nit),即坎德拉/平方米(cd/m2),

1nit=1cd/m2。

亮度是人对光的强度的感受。它是一个主观的量。与亮度不同的,由物理定义的客观的相应的量是光强。这两个量在一般的日常用语中往往被混淆。


4. 光照度(illuminance)

光照度是表明物体被照明程度的物理量。它与照明光源、被照表面及光源在空间的位置有关,大小与光源的光强和光线的入射角的余弦成正比,而与光源至被照物体表面的距离的平方成反比(用几何方法可简单证明,球体表面积S=4元r2)。下面给出其定义:

定义1:照射到物体表面一点处的面元上的光通量与该面元的面积的比值。

定义2:在光均匀照射时,物体单位面积上所接受的光通量。

光照度可用照度计直接测量,它的单位是勒克斯(lux或lx)。被光均匀照射的物体,在1m2上所得的光通量是1流明时,它的照度是1lux,即1lux=1lm/m?。

光照度另一个单位是烛光(foot candle,fe),它与lux有换算关系:1fc=10. 76lu显然勒克斯也即米烛光)。烛光是当长度以呗为单位时的照度单位;一平方叹面积上照射的光通量是1流明时可获得一职烛光的光照度。

可见,当光照不均匀时,被照物体表面各点处光照度是不同的;但通常所指为平均光照度。有时为了充分利用光源,常在光源上附加一个反射装置,使得某些方向能够得到比较多的光通量,以增加这一方向被照面上的照度。例如摄像、摄影照明灯、手电筒和汽车前灯等都装有反光镜。


5. 光出射度(luminous exitance)

定义:指光源上每单位面积向半个空间(2n球面度)内发出的光通量。光源表面上某一微小面元ds向半个空间发出的光通量为do,则此面元的光出射度为:M=db/ds,M的单位为1m/m2,即lux。

光出射度是表征光源自身性质的一个物理量。光源的光通量除以光源的面积就得到光源的光出射度值。光出射度用1m/m2表示,但与照度测试和lux不同,光出射度中的面积是指光源的面积,而不是被照射的面积。平板发射会测试该值。

 

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