照度有關(guān)單位轉(zhuǎn)換

1、照度有關(guān)單位的轉(zhuǎn)換勒克司(lux，法定符號(hào)lx)照度單位，為距離一個(gè)光強(qiáng)為led的光源，在1米處接受的照明強(qiáng)度，習(xí)稱(chēng)：燭光 .米。亦即距離該光源1米處，1平方米面積接受1lm光通量時(shí)的照度。焦耳(joule，法定符號(hào)j)能或功的基本物理單位，等于 1個(gè)牛頓(N)的力作用1米距離所作的功，或消耗的能。1焦耳=107爾格=1瓦特.秒牛頓(Newton,法定符號(hào)N)：力的單位，使 1千克的質(zhì)量每秒加速 1米/秒的力。1N=105dyne(達(dá)因)瓦(特)(watt，法定符號(hào) W)：功率的單位，單位時(shí)間(1秒)所作的功等于 1焦耳時(shí)的功率 1W=1J/S; 1j=1W.s國(guó)際單位制(SIE單位制)的光度

2、單位 光度量幾何學(xué) 名稱(chēng)符號(hào)單位英文名光強(qiáng)度I坎德拉 Candela(ed)光照度E勒克斯Lux(lx)光亮度L尼特Nit光通量©流明Lumen(lm)與心理學(xué)關(guān)系密切的單色光單位有：1. 光強(qiáng)度 光強(qiáng)度(luminous intensity)是光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量，以I表示,單位為坎德拉(candela,簡(jiǎn)稱(chēng)ed).1坎德拉表示在 單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量.2. 光通量 光通量(luminous flus)是由光源向各個(gè)方向射出的光功率，也即每一單位時(shí)間射出的光能量，以©表示，單位為流明(lumen，簡(jiǎn)稱(chēng)lm).3.光照度光照度(illuminance)

3、是從光源照射到單位面積上的光通 量，以E表示，照度的單位為勒克斯(Lux，簡(jiǎn)稱(chēng)lx).4. 反射系數(shù) 人們觀看物體時(shí)，總是要借助于反射光，所以要經(jīng)常用到"反射系數(shù)”的概念.反射系數(shù)(reflectance factor)是某物體表面的流 明數(shù)與入射到此表面的流明數(shù)之比，以R表示.5. 光亮度 光亮度(luminance)是指一個(gè)表面的明亮程度，以L表示， 即從一個(gè)表面反射出來(lái)的光通量.不同物體對(duì)光有不同的反射系數(shù)或吸收系 數(shù)光的強(qiáng)度可用照在平面上的光的總量來(lái)度量，這叫入射光(inci-dent light)或照度(illuminance).若用從平面反射到眼球中的光量來(lái)度量光 的強(qiáng)度

4、，這種光稱(chēng)為反射光(reflection light)或亮度(brightness).例如，一般白紙大約吸收入射光量的20%，反射光量為80%;黑紙只反射入射光量的3%.所以，白紙和黑紙?jiān)诹炼壬喜町惡艽?亮度和照度的關(guān)系如圖6-2(a)所示，最常用的照度單位是叭燭光(footcandle).1 叭燭光是在距離標(biāo)準(zhǔn)燭光一英尺遠(yuǎn)的一平方英尺平面上 接受的光通量.如果按公制單位，則以米為標(biāo)準(zhǔn)，照度就用米燭光 （metrecandle）來(lái)表示，即1米燭光是距離標(biāo)準(zhǔn)燭光一米遠(yuǎn)的一平方米面積 上的照度.1米燭光等于0.0929叭燭光.從圖6-2上，我們不難理解亮度和照度之間的關(guān)系，其關(guān)系為：L=RX E

5、公式 6-1式中L為亮度,R為反射系數(shù)，E為照度.因此,當(dāng)我們知道一個(gè)物體表面的反射系數(shù)及其表面的照度時(shí)，便可推算出它的亮度. 亮度也有幾種度量單位.亮度的單位是用一種理想化了的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)來(lái)定 義的（如圖6-2b）.以一支標(biāo)準(zhǔn)蠟燭當(dāng)作光源，放在一個(gè)半徑為1公尺的 球體的中心位置.假設(shè)這個(gè)蠟燭會(huì)均勻發(fā)散它的全部光線，則落在球體內(nèi)表面一平方公尺表面積上的所有光量為1個(gè)流明（lumen）.實(shí)際應(yīng)用中，亮度單位用流明太小了 ，所以通常取其十倍的單位毫朗伯（millilambert）來(lái)表示.比毫朗伯稍大的單位是叭朗伯（footlambert），1 毫朗伯等于0.929叭朗伯.英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的叭朗伯是用光源的燭光

6、數(shù)，從光源到表面積的英尺數(shù)和表面的反射率來(lái)規(guī)定的.在有些國(guó)家，普遍使用的是米制單位，是以毫朗伯 為基礎(chǔ)的1毫朗伯（mL）=0.929 叭朗伯（ftL）=3.183 燭光/平方米（c/m2） =10阿普熙提（apostilbs）.光亮度的單位還有：坎德拉/平方米（即尼特， Nit=1cd/m2）等.多年來(lái)，感光材料的感光度計(jì)算方法是以使感光材料產(chǎn)生一定密度值所需曝光量為計(jì)算依據(jù)的，而曝光量又是以燭 光.米.秒或勒克司*秒為計(jì)量單位的。曝光量的計(jì)算公式是；H （曝光量）=E （照度）X （時(shí)間） 照度與光源的發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)I）成正比：E=I （光強(qiáng)）XD-2 （D為距離） 光強(qiáng)的單位：（舊）燭光：

7、又名國(guó)際燭光，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)照明協(xié)會(huì) （CIE ）早期規(guī)定的，以特定的鯨魚(yú)油蠟燭的單位發(fā)光強(qiáng)度為單位， 這也是燭光一詞命名的由來(lái)。顯然，當(dāng)時(shí)主要是以光源的亮度為依據(jù)的（亮度的定義是：?jiǎn)挝幻娣e發(fā)光體的光強(qiáng)）。（新）燭光，法定名稱(chēng)坎德拉candela.cd，CIE （ 1942 ）定義為一平方厘米絕對(duì)黑體在金屬鉗的凝固溫度（2045K ）時(shí)發(fā)光強(qiáng)度的六十分之一，這個(gè)規(guī)定既確定了其亮度，又確定了其色溫。新?tīng)T光=0.981舊燭光1979年，CIE又對(duì)坎德拉規(guī)定了新的標(biāo)準(zhǔn)：定義頻率為540X1012Hz （即波長(zhǎng)555nm ）的單色光源每單位立體角（1個(gè)球面度）輻射能為1 /683W時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度。這個(gè)定義把光

8、強(qiáng)單位和能量絕對(duì)單位聯(lián)系起來(lái)了，含義覆蓋面 更廣了。特別規(guī)定單色光源的波長(zhǎng)，進(jìn)一步把光的波長(zhǎng)和機(jī)械能與亮度和光強(qiáng)聯(lián)系起來(lái)。在通常的感光測(cè)定工作中，都采用白光作為感光儀的光源和施照光，嚴(yán)格規(guī)定其色溫和光強(qiáng)，并以燭光為光強(qiáng)單位，以勒克司lx為照度單位，以lx*s為曝光量單位，并以這些單位為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)照相性能，計(jì)算感光材料的感光度，這無(wú)疑是很實(shí)用的常規(guī)方法。這個(gè)方法檢測(cè)的數(shù)據(jù)和通常感光材料在應(yīng)用時(shí)的實(shí)用性能是一致的，但是這僅適用于 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)用白光曝光的感光材料。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用時(shí)，用紅外線或紫外線曝光的感光材料，或只對(duì)可見(jiàn)光譜中某個(gè)范圍曝光的感光材料，則必須采用紅 外線、紫外線或特定光譜成分色光

9、作為感光測(cè)定曝光時(shí)的施照光，才能反映其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的性能。若尚采用白光 作為感光測(cè)定時(shí)曝光的施照光，則根本不能反映這類(lèi)感光材料的實(shí)用性能。 而在不用白光作為施照光進(jìn)行曝光時(shí)，曝光量的計(jì)量單位顯然不能以燭光為基點(diǎn)了，以紅外光線為例，屬不可見(jiàn)光 線，一個(gè)很強(qiáng)的紅外線光源（或紫外線光源），能發(fā)射很強(qiáng)的紅外輻射能，能使紅外感光膠片充分曝光，但其亮度 和光強(qiáng)卻是0 cd/m2或0 cd,而其曝光量，即膠片所接受的輻射能量，顯然不等于零，因此必然應(yīng)選定別的單位， 而不是燭光單位，來(lái)計(jì)量這類(lèi)輻射能了，采用機(jī)械能基本單位作為計(jì)量單位顯然可以解決這個(gè)問(wèn)題，也更能反映其 他用特定光譜施照光進(jìn)行曝光的情況。我們知道

10、，機(jī)械能量相等，而波長(zhǎng)不同的光線產(chǎn)生的亮度感覺(jué)是不同的，亮度和能量強(qiáng)度是兩個(gè)不同的概念，這是 由人的視覺(jué)生理效應(yīng)造成的，最強(qiáng)的光感，即可見(jiàn)性高峰，處于黃綠色的近 555納米處，該波長(zhǎng)的光線1個(gè)瓦特（W）的能量能產(chǎn)生683流明（lm）的光通量： 1W（入=555nm）=683lm 而其他波長(zhǎng)（入）的光線則產(chǎn)生的明亮度各不相同，這種特性可稱(chēng)之為可見(jiàn)度Visibility（V）,即：V=f（入）1我們?nèi)∪搜垡曈X(jué)靈敏的555納米光波的可見(jiàn)度，作為可見(jiàn)度系數(shù)Visibility coefficient的基準(zhǔn)值1.0，則其他波長(zhǎng)光線的可見(jiàn)度系數(shù) V（入見(jiàn)于表11。這樣 1W=683V（入）1m 1j=1

11、W.s1 j=683V（入）1m.s 1 lx（勒克司）=11m（流明）/m2 所以，曝光量 1j/m2=683V（入）1m.s./m2=683V（入）lx.s（cd.m.s） 這個(gè)公式把以物理量焦耳（j=107erg ）為基本單位計(jì)量的能量與傳統(tǒng)的曝光量單位lx.s聯(lián)系起來(lái)了。以某個(gè)光源E為例，若其光譜成分為E（入）則其輻射能以 W/m2計(jì)應(yīng)為：Ee=E 0E（入）d 入 W/m2 23此輻射能若以lm/m2計(jì)算，則應(yīng)為： Ev=683/8 0E（入）V（入）d 入 lm/m或 lx 設(shè)該輻射施照時(shí)間為t,則曝光量H為：H= Ee t = t. /8 0E» d 入 Ws/m2 （

12、1） H= Ev t = t.683 /8 0E» V（入）d 入 lx.s （2） lj=1 W.s H=tE 0巳入）d 入 j/m2利用這兩個(gè)公式，我們可以把感光儀的曝光量以傳統(tǒng)的lx.s（cd.m.s）為計(jì)量單位，也可以j/m2為計(jì)量單位。后者對(duì)于紅外感光材料和紫外感光材料尤其重要，因?yàn)槠渌舾械墓庾V區(qū)域的可見(jiàn)度系數(shù)V （入）是零。因此，越來(lái)越多的感光材料現(xiàn)在采用物理量單位j/m2作為曝光量計(jì)算單位，所得到的數(shù)據(jù)覆蓋面大，對(duì)比性更強(qiáng)。本文所討論的醫(yī)用感綠X線膠片感光度的計(jì)算問(wèn)題，由于感光儀采用特定光譜的施照光進(jìn)行曝光，因此也必須采用物理量單位焦耳作為計(jì)量單位。 在感綠X線膠片

13、感光測(cè)定時(shí)，規(guī)定了感光儀曝光時(shí)的施照光的光譜成分，并且推薦了下列的一組實(shí)現(xiàn)這種光譜成分的實(shí)用系統(tǒng)，我們?cè)嚲鸵赃@組系統(tǒng)為依據(jù)，采用上文的公式，進(jìn)行感光度計(jì)算。 系統(tǒng)參數(shù)：光源色溫 2650K，光譜函數(shù) S （泠，濾色鏡系統(tǒng) Corning Glass4010 透過(guò)率函數(shù)T （入） 由于引進(jìn)了濾色鏡系統(tǒng)的光譜透過(guò)率函數(shù)T （入）公式1應(yīng)變?yōu)椋篐 = t E 0丘入）T（入）d 入（3）以（2）除（3）（4）E （入）是光源的光譜分布函數(shù)，若以相對(duì)值函數(shù)S表示：S （入）=C.E （ A : C=常數(shù)則（4）成為（5）曝光量H=Et對(duì)于感綠X線膠片而言，膠片主要感色范圍和施照光的光譜范圍主要在450

14、-610nm 故6成為：我們對(duì)（7）式的分子和分母分別計(jì)算：表1 / 610450S （入）T（入）d的計(jì)算數(shù)據(jù)入（nm） S（入）2650K T（入） S（入）T（入）%450 0.279 0.2 0.0558460 0.325 0.7 0.2275470 0.375 1.9 0.7125480 0.430 4.5 1.935490 0.488 8.7 4.2456500 0.551 14.5 7.9895510 0.617 20.2 12.4634520 0.687 23.9 16.4193530 0.761 23.9 18.1879540 0.838 20.3 17.0114550 0.

15、918 14.9 13.6782560 1.000 9.4 9.4570 1.085 5.2 5.642580 1.172 2.6 3.0472590 1.261 1.2 1.5132600 1.351 0.5 0.6755610 1.443 0.2 0.2886總和：113.4906%表2 /oo0S入）V（入）d利計(jì)算數(shù)據(jù)入（nm） S（入）2650K V（入）S（入）V（入）400 0.112 0.000 0.0000410 0.137 0.001 0.0001 420 0.167 0.004 0.0007430 0.200 0.012 0.0024 440 0.238 0.023 0.

16、0072450 0.279 0.038 0.0106460 0.325 0.060 0.0195470 0.375 0.091 0.0341480 0.430 0.139 0.0598490 0.488 0.208 0.1015500 0.551 0.323 0.1780510 0.617 0.503 0.3103520 0.687 0.710 0.4878530 0.761 0.862 0.6560540 0.838 0.954 0.7994550 0.918 0.995 0.9134560 1.000 0.995 0.995570 1.085 0.952 1.0329580 1.172 0

17、.870 1.0196590 1.261 0.757 0.9545600 1.351 0.631 0.8525610 1.443 0.503 0.7258620 1.536 0.361 0.5545630 1.629 0.265 0.4317640 1.772 0.175 0.3101650 1.816 0.107 0.1943660 1.910 0.061 0.1165670 2.003 0.032 0.0641680 2.095 0.017 0.0356690 2.186 0.008 0.0175700 2.277 0.004 0.0091710 2.365 0.002 0.0047720

18、 2.453 0.001 0.0025730 2.539 0.001 0.0025740 2.622 0.000 0.0000 總和：10.9038從表1.2我們計(jì)算出/ 610450S （ » T（入）d豹1.1349060S 入）V（入）d 為 10.9038公式（7）成為：式中：Ev以勒克司lx為單位X膠片以j/m2為單位的曝光量，求取感光度了。根據(jù)這個(gè)公式，我們就可以根據(jù)感光儀的參數(shù)計(jì)算出醫(yī)用感綠附錄：以下摘錄一些相關(guān)單位的定義，供作參考4?？驳吕璫andela,又名新?tīng)T光，法定符號(hào) cd,其定義見(jiàn)前文，光強(qiáng)單位，光強(qiáng)即發(fā)光強(qiáng)度?？驳吕?平方米，cd/m2 ,亮度單位，亮度即單位面積發(fā)光體的光強(qiáng)。流明lumen,法定符號(hào)lm,光通量單位，為一個(gè)坎德拉光強(qiáng)的點(diǎn)狀光源向一個(gè)球面度發(fā)射的光通量。（球面度sr是立體角單位，即以該點(diǎn)光源為中心，R為半徑的圓球面上，通過(guò)面積R2的輻射通量。）勒克司（lux，法定符號(hào)lx）照度單位，為距離一個(gè)光強(qiáng)為led的光源，在1米處接受的照明強(qiáng)度，習(xí)稱(chēng)：燭光 .米。亦即距離該光源1米處，1平方米面積接受1lm光通量時(shí)的照度。焦耳（joule，法定符號(hào)j）能或功的基本物理單位，等于 1個(gè)牛頓（N）