光學(xué)單位-亮度與照度.doc

亮度與照度一、光學(xué)中常用物理量1.光通量(符號(hào) ，單位 流明)光通量（Luminous flux）：即一光源單位時(shí)間內(nèi)所放射出的光能量，為描述光源發(fā)光能力的基本量，單位為流明（Lumen,lm）。例如一個(gè)100W的燈泡可產(chǎn)生1,750lm，而一支40W冷白日光燈管則可產(chǎn)生3,150lm的光通量。根據(jù)定義，1lm為發(fā)光強(qiáng)度1cd的均勻點(diǎn)光源在1球面度立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。即2.發(fā)光強(qiáng)度(符號(hào) I，單位 坎德拉 cd)發(fā)光強(qiáng)度（Luminous intensity, Candle power）：發(fā)光強(qiáng)度簡(jiǎn)稱(chēng)光強(qiáng)，指光源在特定方向單位立體角（單位為sr）內(nèi)所放射出來(lái)的光通量，也就是光源或照明燈具所發(fā)出的光通量在空間選定方向上分布密度，單位為燭光（Candle or Candela, cd）。發(fā)光強(qiáng)度為1cd的光源可放射出12.57lm的光通量。 3.照度(符號(hào) E，單位 勒克斯 lux，尺燭光 fc)照度（luminance）：受照平面上接受光通量的密度，可用每一單位面積的光通量來(lái)測(cè)量。1lm的光通量均勻分布在1平方公尺（m2）的表面，即產(chǎn)生1勒克斯（Lux）的照度；1lm的光通量落在1平方英尺（ft2）的表面，其照度值為1尺燭光（Foot candle, fc）。 3.輝度 亮度 (符號(hào) L，單位 尼特 cd/m2，英尺朗伯 fl)輝度或亮度（luminance, Brightness）：當(dāng)人眼目視某物所看到的，可以?xún)煞N方式表達(dá)：一用于較高發(fā)光值者如光源或燈具，直接以其發(fā)光強(qiáng)度來(lái)表示；另一則用于本身不發(fā)光只反射光線者如：室內(nèi)表面或一般物體，以亮度表示。亮度即被照物每單位面積在某一方向上所發(fā)出或反射的發(fā)光強(qiáng)度，用以顯示被照物的明暗差異，公制單位為燭光/平方公尺（Candela/m2, cd/m2）或尼特（nit），英制單位為英尺朗伯（Foot lambert, fl）。 4.反射率 反射率（Reflectance or reflection factor）：某表面的亮度取決于落于其上的光量與該表面所能反射光線的能力；其所能反射的光的多寡與分布形式則取決于該材料表面的性質(zhì)，以反射光與入射光的比值來(lái)表示，稱(chēng)為該材料表面的反射比或反射率（%）。完美的黑色表面的反射比為0，亦即無(wú)論多少光落于其上皆無(wú)亮度產(chǎn)生而全被吸收；反之，完美白色表面的反射比為1（反射率100%，吸收率0%）。反射比的測(cè)量，首先，將照度計(jì)置于物體表面讀出其表面照度值Ei（Incident light），再將照度值置于其上5-8cm（感光部分朝該表面且確定無(wú)陰影遮擋），即可測(cè)出其所反射的照度值Er（Reflected light），表面照度除反射照度所得之商即為該材料表面的反射比 二、單位及單位換算1967年法國(guó)第十三屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)規(guī)定了以 坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分別作為發(fā)光強(qiáng)度、光亮度、光通量和光照度等的單位，為統(tǒng)一工程技術(shù)中使用的光學(xué)度量單位有重要意義?？驳吕╟andela）的定義：在101325N/m2牛頓的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，面積等于1/60cm2的絕對(duì)“黑體”（即能夠吸收全部外來(lái)光線而毫無(wú)反射的理想物體），在純鉑（Pt）凝固溫度（約2042K,或1769）時(shí)，沿垂直方向的發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉(cd)。并且，燭光、國(guó)際燭光、坎德拉 三個(gè)概念是有區(qū)別的，不宜等同。從數(shù)量上看，60 坎德拉等于58.8國(guó)際燭光，亥夫納燈的1燭光等于0.885國(guó)際燭光或0.919坎德拉。這種定義是以純鉑在凝固點(diǎn)下的光譜成份為基點(diǎn)的，要對(duì)其他光輻射進(jìn)行測(cè)量，就要換算到相應(yīng)的光譜成份，還需相應(yīng)的視見(jiàn)函數(shù)值，不易準(zhǔn)確，另外這種定義也沒(méi)有明確規(guī)定最大光功當(dāng)量Kmax之值，影響光度學(xué)和輻射度學(xué)之間的換算。1979年第16屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)決議，廢除上述坎德拉的定義，并規(guī)定：坎德拉是發(fā)出540x1012Hz頻率的單色輻射源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，該方向上的輻射強(qiáng)度為(1/683)W/sr?？驳吕菄?guó)際單位制的基本單位（舊稱(chēng)“燭光”，俗稱(chēng)“支光”）。規(guī)定。有了發(fā)光強(qiáng)度單位及發(fā)光強(qiáng)度與光亮度、光通量、光照度間的關(guān)系，光亮度、光通量和光照度的單位也就確定了。自然光的照度在不同光線情況下為：晴天陽(yáng)光直射地面照度約為100000lx晴天背陰處照度約為10000lx晴天室內(nèi)北窗附近照度約為2000lx晴天室內(nèi)中央照度約為200lx晴天室內(nèi)角落照度約為20lx陰天室外50500lx陰天室內(nèi)550lx月光（滿(mǎn)月）2500lx日光燈5000lx電視機(jī)熒光屏100lx閱讀書(shū)刊時(shí)所需的照度50-60lx在40W白熾燈下1m遠(yuǎn)處的照度約為30lx晴朗月夜照度約為0.2lx黑夜0.001lx常見(jiàn)光源的亮度(新概念-光學(xué))：在地球大氣層外看到的太陽(yáng)約 190000cd/cm2通過(guò)大氣看到的太陽(yáng)約