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光度學\色度學：輻射量和光學量及其單位(下)

2011-01-22

光度學\色度學：輻射量和光學量及其單位(下)

1、光通量

標度可見光對人眼的視覺刺激程度的量稱為光通量，通常以字符表示。光通量的單位為流［明］(lm)。

2、光出射度Mv

光源單位發光面積發出的光通量，定義為光源的光出射度，以字符Mv表示。假定光源的微發光面積dA發出的光通量為，則光出射度 Mv可表示為

光出射度的單位為流［明］每平方米（lm/m2）。

3、光照度Ev

單位受照面積接受的光通量，定義為光照面的光照度，通常用字符Ev表示。假定光照面微面積dA上接受的光通量為，則該微面上的光照度Ev可用下式表示

光照度的單位名稱是勒［克斯］(lx)。 1 lx=1 lm/m2 。

4、發光強度Iv

點光源向各方向發出可見光，在某一方向，在元立體角內發出的光通量為，則點光源在該方向上的發光強度Iv 為

表明，點光源的發光強度等于點源在單位立體角內發出的光通量。

發光強度的單位為坎［德拉］(cd)。1979年第十六屆國際計量大會對發光強度的單位坎德拉作了明確的規定：“一個光源發出頻率為540×1012HZ (赫茲）的單色光，在一定方向的輻射強度為1/683 W/sr，則此光源在該方向上的發光強度為1坎德拉”。

發光強度是光學基本量，是國際單位制中七個基本量之一。從發光強度的單位坎德拉可以導出光通量的單位流明：發光強度為1坎德拉的勻強點光源，在單位立體角內發出的光通量為1流明。

5、光亮度Lv

為了描述具有有限尺寸的發光體發出的可見光在空間分布的情況，采用了光亮度Lv這樣一個光學量。發光面的元面積dA，在和發光表面法線N 成角的方向，在元立體角內發出的光通量為，則光亮度Lv 為

，它相當于發光面在方向的發光強度，故式可寫成

上式表明，元發光面dA在方向的光亮度Lv 等于元面積dA在方向的發光強Iv 與該面元面積在垂直于該方向平面上的投影之比。

如果把圖5－1中的字符改為，該圖也能表示出光亮度定義中各要素的含義。

光亮度的單位是坎［德拉］每平方米（cd/m2 ）。

給出了常見發光表面的光亮度值

三、光學量和輻射量間的關系

1、光譜光效率函數

就其實質而言，人眼就是一種可見光探測器，其輸入為用輻射量度量的可見光輻射，而輸出為用光學量表示的光感受。所以，光學量和輻射量間的關系決定于人的視覺特性。實驗表明，具有相同輻通量而波長不同的可見光分別作用于人眼，人所感受的明亮程度將有所不同，這表明人的視覺對不同波長光有不同的靈敏度。人對不同波長光響應的靈敏度是波長的函數，稱之為光譜光效率函數。

實驗表明，觀察場明暗不同時，光譜光效率函數亦稍有不同。國際照明委員會（CIE）根據多組測試實驗結果，分別于1924年和1951年確定并正式推薦兩種光譜光效率函數：明視覺光譜光效率函數V(λ)和暗視覺光譜光效率函數。圖5－2給出了V(λ)和的函數曲線，圖中的函數值已歸一化。可以看到V(λ)和二者峰值所對應波長有所不同。V(λ)的峰值在處；而的峰值是在處。

2、光學量和輻射量間的關系

在波長附近的小波長間隔內，光通量和輻通量之間的關系可表示為

明視覺條件下

暗視覺條件下

其中,，為明視覺條件下波長、單色光的絕對光譜光效率值；lm/W，為暗視覺條件下波長＝5.07×10-7m、V’()=1單色光的絕對光譜光效率值。

對于整個可見輻射范圍內的總光通量，可由在整個可見光譜范圍內積求得。