光學(xué)基礎(chǔ)-光度量

1、1.3光度量光度量和輻射度量的定義、 定義方程是一一對(duì)應(yīng)的。 若遇易混淆時(shí)，則在輻射度量符號(hào)上加 下標(biāo)“ e ”，而在光度量符號(hào)上加下標(biāo)“ V ”，例如輻射度量 Qe,e, le. Me ,壓等，它們 對(duì)應(yīng)的光度量為 Qv,v, Iv, Lv, M v, Ev等。此外，輻射度量和光度量都是波長(zhǎng)的函數(shù)， 因此當(dāng)描述光譜量時(shí)，在它們的名稱前加“光譜” 二字，并在它們相應(yīng)的符號(hào)上加波長(zhǎng)的符號(hào) “入”作為下標(biāo)，例如光譜輻通量記為 e等等。 光通量v和輻通量e的關(guān)系可寫成如下方程：v Km 0 V（ ） e（ ）d同理lv Km 0V（ ）le（ ）d ，等等。式中，V （入）是CIE推薦的平均人眼的光

2、譜光視效率（也叫視見函數(shù)）。對(duì)于明視覺，它是對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為555nm的輻通量e （555 ）與某波長(zhǎng)能對(duì)平均人眼產(chǎn)生相同光視刺激的輻通量e （入）的比值。1971年CIE公布的明視覺 V （入）標(biāo)準(zhǔn)值已經(jīng)經(jīng)國(guó)際計(jì)量委員會(huì)批準(zhǔn)，其V （入）曲線見圖1.3 1。Km是一比例常數(shù)。對(duì)于波長(zhǎng) 555nm 的單色光（V （555 ）= 1 ）, Km等于683m/W。原先 它是根據(jù)在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下（101325N / m 2）黑體輻射器在鉑凝固溫度（2042K ）明視 覺亮度定義為60cd/cm 2而得出的，即Lv Km 0 V( )Le( )d，/ 60 104K m683(lmW -1)V( )Le(

3、 )d式中Le （入）（在2042K）可由黑體輻射表查得。光度量和輻射度量的關(guān)系可用圖解來求得（圖1.3 1 ）。圖中V （入）（入）曲線是V （入）和e （入）曲線在同一波長(zhǎng)處兩值的乘積。縱坐標(biāo)比例尺為m vK mm e式中m v是光通量的比例尺，m e是輻通量的比例尺。由此vKm 0 V( ) e( )dm eKm 0 V( ) e( )dm v 0 V( ) e( )dm v v式中e()m e e(),vm v v圖1.3 1中，e （入）曲線和e （入）V （入）曲線與橫坐標(biāo)軸所包容的面積比為oV（）e( )de( )dKm 0V( ) e( )de( )d400 CODFi.j-t

4、囲載尹子允瘦呈和縫射!e.気罰史系圖1.3 1光度量和輻射度量的關(guān)系K的意義是光源發(fā)出的輻通量可產(chǎn)生多少能對(duì)目視引起刺激的光通量。比值K叫做光視效能。它是衡量光源產(chǎn)生視覺效能大小的一個(gè)重要指標(biāo)，量綱是ImW-1。例如，鎢絲白熾燈K=15 20lmW -1，太陽 K = 100 ImW -1，波長(zhǎng)為 555nm 的單色光 K= Km=683 ImW -1。這樣一個(gè)60W的白熾燈，它的光通量約為7501200 Im。在照明工程中，通常希望光源有高的光視效能，當(dāng)然還要考慮到光的顏色。光譜光視效能K （入）的最大值是Km。Km叫做最大光譜光視效能。V叫做光視效率。它是無量綱的，和光視效能只相差一個(gè)常數(shù)

5、Km（683 ImW-1）,表示輻射量被利用來引起光視刺激的效率。光度量中最基本的單位是發(fā)光強(qiáng)度的單位一一坎德拉（Candela ），記作cd ,它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。 它的定義是發(fā)出頻率為 540 X10 12 （對(duì)應(yīng)在空氣中 555nm 的波長(zhǎng)） 的單色輻射，在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度規(guī)定為 1cd。用光而不用鉑凝固溫度來規(guī)定， 可以擺 脫溫標(biāo)和溫度測(cè)量對(duì)光輻射度量和它的測(cè)量的影響。在表1.3 1中，光通量的單位是流明（Im ）。1 Im是光強(qiáng)度為1cd的均勻點(diǎn)光源在1sr內(nèi) 發(fā)出的光通量。光度量的其它單位如表 1.3 1所示。表1.3 1基本光度量的名稱、符號(hào)和定義方程名稱符號(hào)定義方程單位單位符號(hào)光量Q流明秒流明小時(shí)ImsImh光誦量d Q/ dt流明Im發(fā)光強(qiáng)度Il=dQ/d Q坎德拉cd（光）亮度LL=d 2 /d QdAcos 0坎德拉cdm 2=dl/dAcos 0每平方米光出射度MM=d /dA流明每平方米lmm 2（光）照度EE=d /dA勒克斯（流明每平方lx (lmm 2)米）光視效能KK=v/e流明每瓦（特）1ImW光視效率VV=K/K m一一Km為取大光譜光視效能表中V是光通量，e是輻通量.表1.3 2常見物體的亮度光源名稱亮度（尼提）地球上看到的太陽1.5 X109地球大氣層外看到的太陽1.9 X109普通碳弧的