光學單位介紹

1、亮度與照度 一、光學中常用物理量 1. 光通量（符號，單位流明） 光通量（Luminous flux ）:即一光源單位時間內(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100W的燈泡可 產(chǎn)生1,750lm ,而一支40W伶白日光燈管則可產(chǎn)生 3,150lm的光通量。根據(jù)定義， 1lm為發(fā)光強度1cd的均勻點光源在1球面度立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。即 1lm =1cd 1sr 2. 發(fā)光強度（符號I ,單位 坎德拉cd） 發(fā)光強度（Luminous intensity, Candle power）:發(fā)光強度簡稱光強，指 光源在特定方向單位立體角（單位為 s

2、r）內(nèi)所放射出來的光通量，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)光強度為1cd的光源可放射出12.57lm的光通量。 3. 照度（符號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 光通量來測量。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（ft 2）的表面，其照度值為 1 尺燭光（Foot candle, fc ）。 3. 輝度亮度（符號L ,單位 尼特cd/m2,英尺朗伯f

3、l） 輝度或亮度（luminance, Brightness ）:當人眼目視某物所看到的，可以 兩種方式表達：一用丁較高發(fā)光值者如光源或燈具，直接以其發(fā)光強度來表示； 另一則用丁本身不發(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/m 2）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 ）:某表面的亮度取決丁落丁 其上的光量與

4、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 取決丁該材料表面的性質(zhì)，以反射光與入射光的比值來表示，稱為該材料表面的 反射比或反射率（為。完美的黑色表面的反射比為 0,亦即無論多少光落丁其 上皆無亮度產(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%。反射比的測量，首先，將照度計置丁物體表面讀出其表面照度值 Ei （Incident light ），再將照度值置丁其上5-8cm （感光部分朝該表面且確定 無陰影遮擋），即可測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

5、位換算 1967年法國第十三屆國際計量大會規(guī)定了以 坎德拉、坎德拉/平方米、流 明、勒克斯分別作為發(fā)光強度、光亮度、光通量和光照度等的單位，為統(tǒng)一工程 技術中使用的光學度量單位有重要意義。 坎德拉（candela ）的定義：在101325N/m2牛頓的標準大氣壓下，面積等丁 1/60cm2的絕對“黑體”（即能夠吸收全部外來光線而毫無反射的理想物體）,在 純鉗（Pt）凝固溫度（約2042K，或1769C）時，沿垂直方向的發(fā)光強度為 1坎 德拉（cd）。并且，燭光、國際燭光、坎德拉 三個概念是有區(qū)別的，不宜等同。 從數(shù)量上看，60坎德拉等丁 58.8國際燭光，玄夫納燈的1燭光等丁 0.885國際

6、燭光或0.919坎德拉。 這種定義是以純鉗在凝固點下的光譜成份為基點的，要對其他光輻射進行測 量，就要換算到相應的光譜成份，還需相應的視見函數(shù)值，不易準確，另外這種 定義也沒有明確規(guī)定最大光功當量 Kmax之值，影響光度學和輻射度學之間的換算。 1979年第16屆國際計量大會通過決議，廢除上述坎德拉的定義，并規(guī)定： 坎德拉是發(fā)出540 x1012Hz頻率的單色輻射源在給定方向上的發(fā)光強度，該 方向上的輻射強度為（1/683）W/sr。 坎德拉是國際單位制的基本單位（舊稱“燭光” ，俗稱“支光”）。規(guī)定 1cd =1lm/1sr。1lx =lmm2。 有了發(fā)光強度單位及發(fā)光強度與光亮度、光通量、

7、光照度間的關系，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： 晴天陽光直射地面照度約為100000lx 晴天背陰處照度約為100001X 晴天室內(nèi)北窗附近照度約為20001X 晴天室內(nèi)中央照度約為2001X 晴天室內(nèi)角落照度約為201X 陰天室外50 5001X 陰天室內(nèi)5-501X 月光（滿月）25001X 日光燈50001X 電視機熒光屏1001X 閱讀書刊時所需的照度50-601X 在40M熾燈下1m遠處的照度約為301X 晴朗月夜照度約為0.21X 黑夜 0.0011X 常見光源的亮度（新概念-光學）： 在地球大氣層外看到的太陽約 190000cd/cm2 通過大氣看到的太陽約150