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光度学

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光度学是研究强弱的学科。不同于辐射度量学,光度学把不同波长的辐射功率用光度函数加权。

人眼与光度学[编辑]

黑色曲线为亮适应光度函数曲线,绿色曲线为暗适应光度函数曲线。实线为CIE 1931标准。断续线为1978年修正数据。点线为2005年修正数据。横坐标单位为nm。

人眼能相当精确地判断两种颜色的光亮暗感觉是否相同。所以为了确定眼睛的光谱响应,可将各种波长的光引起亮暗感觉所需的辐射通量进行比较。在较明亮环境中人的视觉对波长为555.016nm的绿色光最为敏感。设任意波长为的光和波长为555.016nm的光产生同样亮暗感觉所需的辐射通量分别为,把后者和前者之比

叫做光度函数(luminosity function)或视见函数(visual sensitivity function)。例如,实验表明,1mW的555.0nm绿光与2.5W的400.0nm紫光引起的亮暗感觉相同。于是在400.0nm的光度函数值为

衡量光通量的大小,要以光度函数为权重把辐射通量折合成对人眼的有效数量。对波长为的光,辐射强度为,光通量为,则有

式中是波长为555.016nm的光功当量,也叫做最大光功当量,其值为683 lm/W。

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国际单位制光度单位
物理量 符号 国际单位制 單位符號 注释
光能(Luminous energy)(光視效能) Qv 流明· lm·s 單位有時被稱作"talbot"。
光通量(Luminous flux) Φv 流明lmcd·sr lm 單位時間內由光源(被照物)所發出(吸收)的光能。
發光強度(Luminous intensity)(光度) Iv 坎德拉(燭光,cdlm/sr cd 光源所發出的在給定方向上單位立體角內的光通量。
亮度(Luminance)(輝度) Lv 坎德拉每平方米 cd/m2 光源在給定方向上單位面積單位立體角內的光通量。其单位有时也称作尼特(nit)。
照度(Illuminance) Ev 勒克斯lx= lm/m2 lx 每單位面積所吸收可見光的光通量,用於入射表面的光。
光出射度(Luminous exitance) Mv 勒克斯lx= lm/m2 lx 每單位面積所發出可見光的光通量,用於出射表面的光。
曝光量(luminous exposure) Hv 勒克斯· lx·s 也称作photometric exposure。
發光效率/光效(Luminous efficacy) η 流明瓦特 lm/W 通常指光源光通量与光源输入电功率的比值,有时也指光通量辐射通量的比值。
光源能量利用率(luminous efficiency) V 纯数量 无单位 光源辐射通量与光源输入电功率的比值。


非SI的光度学单位[编辑]

发光强度[编辑]

烛光(candlepower) = 1 坎德拉

亮度[编辑]

  • 英尺-朗伯(Footlambert) = 1/π 烛光每平方英尺 = 3.426 烛光每平方米
  • 朗伯(lambert) = 1/π 烛光每平方厘米
  • 毫朗伯(Millilambert)= 1/1000 朗伯
  • 熙提(Stilb) = 1 烛光每平方厘米

照度[编辑]

  • 英尺烛光(Foot-candle),字面意义是发光强度为1坎德拉的点光源的1英尺距离处的表面的照度。1 ft-c = 1 lm/ft² = 10.764 lux. 工业上常常采用1 ft-c = 10 lux.
  • 辐透或厘米烛光(Phot),相当于"流明每平方厘米"

参考文献[编辑]

Michael Bass (ed.), Handbook of Optics Volume II - Devices, Measurements and Properties, 2nd Ed., McGraw-Hill 1995, ISBN 978-0-07-047974-6 pages 24-40 through 24-47