光学知识,光学单位及定义

2008.12.18摘录及整理

1、光通量：

光通量等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。其定义是：纯铂在熔化温度（约1770℃）时，其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。

由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。例如，当波长为555×10-7米的绿光与波长为65×10-6米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。

光通量通常用F来表示，光通量的单位为：流明（lm）。

在理论上其功率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与光色有关；所以度量单位采用依标准光源及正常视力另定之“流明”来度量光通量。

例如：一只40W的日光灯的光通量约为2100lm。

2、发光强度：

发光强度简称：光强，用于表示光源发光强弱程度的物理量。

光强通常用Iv来表示，国际单位为：坎德拉（cd，又稱烛光）。

一支普通蜡烛的发光强度约为1坎德拉。

与通常测量辐射强度或测量能量强度的单位相比较，发光强度的定义考虑了人的视觉因素和光学特点，是在人的视觉基础上建立起来的。

光强的计算公式：

Iv = F / ω

式中：

Iv：光强，单位cd；

F：光通量，单位lm；

ω：立体角；单位sr。

     光亮度简称：亮度，表示发光面明亮程度，指发光表面在指定方向的发光强度与垂直且指定方向的发光面的面积之比。

     亮度通常用Lv来表示，国际单位是：坎德拉/平方米（cd/m2）。

 光照度的计算公式：

Lv = Iv / S

式中：

Lv：光亮度，单位cd/m2；

Iv：光强，单位cd；    

S：照射面积，单位m2。

对于一个漫散射面，尽管各个方向的光强和光通量不同，但各个方向的亮度都是相等的，电视机的荧光屏就近似于这个漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。

部分光源的亮度值：

日光灯：5000～10000 cd/m2；满月月光：2500cd/m2；黑白电视机荧光屏：120 cd/m2左右；彩色电视机荧光屏：80 cd/m2左右；

4、光照度：

光照度是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量。

光照度通常用Ev来表示，国际单位是：流明/平方米（1Lm/m2），也叫做勒克斯（Lux）； 1Lux=1Lm/m2。

光照度的计算公式：

Ev = F / S

式中：

Ev：光照度，单位Lux；

F：光通量，单位lm；

S：照射面积，单位m2。

    为了对光照度的量有一个感性的认识，下面举一例进行计算：

一只100W的白炽灯，其发出的总光通量约为1200Lm，若假定该光通量均匀地分布在一半球面上，则距该光源1m和5m处的光照度值可分别按下列步骤求得：

半径为1m的半球面积为2π×12=6.28 m2，距光源1m处的光照度值为： 1200Lm/6.28 m2=191Lux；

半径为5m的半球面积为:2π×52=157 m2，距光源5m处的光照度值为： 1200Lm/157 m2=7.Lux。

    一般情况：夏日阳光下为100000 Lux；阴天室外为10000 Lux；室内日光灯为100 Lux；距60W台灯60cm桌面为300 Lux；电视台演播室为1000 Lux；黄昏室内为10 Lux；夜间路灯为0.1 Lux；烛光（20cm远处）10～15 Lux。