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光度學(xué)\色度學(xué)：輻射量和光學(xué)量及其單位(下)

2011-01-22

                                            光度學(xué)\色度學(xué)：輻射量和光學(xué)量及其單位(下)

1、光通量

標(biāo)度可見(jiàn)光對(duì)人眼的視覺(jué)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(fā)光面積發(fā)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(fā)光面積dA發(fā)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(fā)光強(qiáng)度Iv

點(diǎn)光源向各方向發(fā)出可見(jiàn)光，在某一方向，在元立體角內(nèi)發(fā)出的光通量為，則點(diǎn)光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度Iv 為

表明，點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度等于點(diǎn)源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。

發(fā)光強(qiáng)度的單位為坎［德拉］(cd)。1979年第十六屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的單位坎德拉作了明確的規(guī)定：“一個(gè)光源發(fā)出頻率為540×1012HZ (赫茲）的單色光，在一定方向的輻射強(qiáng)度為1/683 W/sr，則此光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉”。

發(fā)光強(qiáng)度是光學(xué)基本量，是國(guó)際單位制中七個(gè)基本量之一。從發(fā)光強(qiáng)度的單位坎德拉可以導(dǎo)出光通量的單位流明：發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉的勻強(qiáng)點(diǎn)光源，在單位立體角內(nèi)發(fā)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(fā)光體發(fā)出的可見(jiàn)光在空間分布的情況，采用了光亮度Lv這樣一個(gè)光學(xué)量。發(fā)光面的元面積dA，在和發(fā)光表面法線N 成角的方向，在元立體角內(nèi)發(fā)出的光通量為，則光亮度Lv 為

，它相當(dāng)于發(fā)光面在方向的發(fā)光強(qiáng)度，故式可寫(xiě)成

上式表明，元發(fā)光面dA在方向的光亮度Lv 等于元面積dA在方向的發(fā)光強(qiáng)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(jiàn)發(fā)光表面的光亮度值

三、光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系

1、光譜光效率函數(shù)

就 其實(shí)質(zhì)而言，人眼就是一種可見(jiàn)光探測(cè)器，其輸入為用輻射量度量的可見(jiàn)光輻射，而輸出為用光學(xué)量表示的光感受。所以，光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系決定于人的視覺(jué) 特性。實(shí)驗(yàn)表明，具有相同輻通量而波長(zhǎng)不同的可見(jiàn)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(jué)對(duì)不同 波長(zhǎng)光有不同的靈敏度。人對(duì)不同波長(zhǎng)光響應(yīng)的靈敏度是波長(zhǎng)的函數(shù)，稱之為光譜光效率函數(shù)。

實(shí)驗(yàn)表明，觀察場(chǎng)明暗不同時(shí)，光譜光效率函數(shù)亦稍有不同。國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）根據(jù)多組測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shù)：明視覺(jué)光譜光效率函數(shù)V(λ)和暗視覺(jué)光 譜光效率函數(shù)。圖5－2給出了V(λ)和的函數(shù)曲線，圖中的函數(shù)值已歸一化。可以看到V(λ)和二者峰值所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)有所不同。V(λ)的峰值在處；而的峰值是在處。

2、光學(xué)量和輻射量間的關(guān)系

在波長(zhǎng)附近的小波長(zhǎng)間隔 內(nèi)，光通量和 輻通量之間的關(guān)系可表示為

明視覺(jué)條件下

暗視覺(jué)條件下

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

對(duì)于整個(gè)可見(jiàn)輻射范圍內(nèi)的總光通量，可由在整個(gè)可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)積求得。