光度学\色度学：辐射量和光学量及其单位(下)

2011-01-22

                                            光度学\色度学：辐射量和光学量及其单位(下)

1、光通量

标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量称为光通量，通常以字符表示。光通量的单位为流［明］(lm)。

2、光出射度Mv

光源单位发光面积发出的光通量，定义为光源的光出射度，以字符Mv表示。假定光源的微发光面积dA发出的光通量为，则光出射度 Mv可表示为

光出射度的单位为流［明］每平方米（lm/m2）。

3、光照度Ev

单位受照面积接受的光通量，定义为光照面的光照度，通常用字符Ev表示。假定光照面微面积dA上接受的光通量为，则该微面上的光照度Ev可用下式表示

光照度的单位名称是勒［克斯］(lx)。 1 lx=1 lm/m2 。

4、发光强度Iv

点光源向各方向发出可见光，在某一方向，在元立体角内发出的光通量为，则点光源在该方向上的发光强度Iv 为

表明，点光源的发光强度等于点源在单位立体角内发出的光通量。

发光强度的单位为坎［德拉］(cd)。1979年第十六届国际计量大会对发光强度的单位坎德拉作了明确的规定：“一个光源发出频率为540×1012HZ (赫兹）的单色光，在一定方向的辐射强度为1/683 W/sr，则此光源在该方向上的发光强度为1坎德拉”。

发光强度是光学基本量，是国际单位制中七个基本量之一。从发光强度的单位坎德拉可以导出光通量的单位流明：发光强度为1坎德拉的匀强点光源，在单位立体角内发出的光通量为1流明。

5、光亮度Lv

为了描述具有有限尺寸的发光体发出的可见光在空间分布的情况，采用了光亮度Lv这样一个光学量。发光面的元面积dA，在和发光表面法线N 成角的方向，在元立体角内发出的光通量为，则光亮度Lv 为

，它相当于发光面在方向的发光强度，故式可写成

上式表明，元发光面dA在方向的光亮度Lv 等于元面积dA在方向的发光强Iv 与该面元面积在垂直于该方向平面上的投影之比。

如果把图5－1中的字符改为 ，该图也能表示出光亮度定义中各要素的含义。

光亮度的单位是坎［德拉］每平方米（cd/m2 ）。

给出了常见发光表面的光亮度值

三、光学量和辐射量间的关系

1、光谱光效率函数

就 其实质而言，人眼就是一种可见光探测器，其输入为用辐射量度量的可见光辐射，而输出为用光学量表示的光感受。所以，光学量和辐射量间的关系决定于人的视觉 特性。实验表明，具有相同辐通量而波长不同的可见光分别作用于人眼，人所感受的明亮程度将有所不同，这表明人的视觉对不同 波长光有不同的灵敏度。人对不同波长光响应的灵敏度是波长的函数，称之为光谱光效率函数。

实验表明，观察场明暗不同时，光谱光效率函数亦稍有不同。国际照明委员会（CIE）根据多组测试实验结果，分别于1924年和1951年确定并正式推荐两种光谱光效率函数：明视觉光谱光效率函数V(λ)和暗视觉光 谱光效率函数。图5－2给出了V(λ)和的函数曲线，图中的函数值已归一化。可以看到V(λ)和二者峰值所对应波长有所不同。V(λ)的峰值在处；而的峰值是在处。

2、光学量和辐射量间的关系

在波长附近的小波长间隔 内，光通量和 辐通量之间的关系可表示为

明视觉条件下

暗视觉条件下

其中,，为明视觉条件下波长、单色光的绝对光谱光效率值；lm/W，为暗视觉条件下波长＝5.07×10-7m、V’()=1单色光的绝对光谱光效率值。

对于整个可见辐射范围内的总光通量，可由在整个可见光谱范围内积求得。