光的单位烛光、坎德拉、流明等.doc

光的单位1967年法国第十三届国际计量大会规定了以 坎德拉、坎德拉/平方米、流明、勒克斯分别作为发光强度、光亮度、光通量和光照度等的单位，为统一工程技术中使用的光学度量单位有重要意义。为使您了解和使用便利，以下将有关知识做一简单介绍： 1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义 在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉（Candela）。Candela可以简写为cd，我们常见到的cd/m2就是标示器材亮度的单位。如果您要追问，1cd/m2代表什么，有多亮呢？它实际代表1 Lumen/Steradian的光照度，至于这个Steradian是指球面度也是立体角的单位，指一个球体的内中心点为顶点，球体半径为底边所形成的球面角锥，而这个角锥的面积等于半径的平方。咦，不是要说1Candela到底有多亮啊？说了半天是不是越来越糊涂了，最精确的说法来了：当540X1012Hz的光以1/683瓦的功率照射在一个Steradian面积上，如果每平方米面积上测有1 Candela，那么我们就称之为1cd/m2，这个单位经常被用来表示CRT电视或等离子这样本身内部发光显示的器材。烛光（Candela），也有按译音叫“坎德拉”的，从它这个拼法来看，就和英文中的“蜡烛”（Candle）很近似嘛。没错，这个烛光的概念最早就是英国人发明的，它是发光强度（Luminous intensity）的单位，那时英国人以一磅的白蜡制造出一尺长的蜡烛所燃放出来的光来定义烛光单位。而现在的定义已有了变化：我们以一立方厘米的黑色发光体加热，一直到该发光体将溶为液体时，所发出的光量的1/60就是标准光源，而烛光就是这种标准光源所放射出来的光量单位。烛光、国际烛光、坎德拉 三个概念是有区别的，不宜等同。从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。 2. 发光强度与光亮度 发光强度（Luminous intensity, Candlepower）简称光强，符号是I，国际单位是candela（坎德拉）简写cd。Lcd是指光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量。光源辐射是均匀时，则光强为I=F/，为立体角，单位为球面度（sr）,F为光通量，单位是流明（lm），对于点光源由I=F/4 。发光强度为1cd的光源可放射出12.57lm的光通量。光亮度是表示发光面明亮程度的，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，符号是 L，单位是坎德拉/平方米。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。电视机的荧光屏就是近似于这样的漫散射面，所以从各个方向上观看图像，都有相同的亮度感。 以下是部分光源的亮度值：单位cd/m 太阳：1.5*10 ；日光灯：（510）*10；月光（满月）：2.5*10；黑白电视机荧光屏：120左右；彩色电视机荧光屏：80左右。 3. 光通量与流明 光源所发出的光能是向所有方向辐射的，对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过这一面积的辐射能通量。通常光通量指人眼所能感觉到的辐射能量，它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。各色光的频率不同，眼睛对各色光的敏感度也有所不同，即使各色光的辐射能通量相等，在视觉上并不能产生相同的明亮程度，在各色光中，黄、绿色光能激起最大的明亮感觉。如果用绿色光作水准，令它的光通量等于辐射能通量，则对其它色光来说，激起明亮感觉的本领比绿色光为小，光通量也小于辐射能通量。例如，当波长为55510-7米的绿光与波长为6510-6米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。光通量符号 ，单位是流明，是英文lumen的音译，简写为lm。绝对黑体在铂的凝固温度下，从5.305x103cm2面积上辐射出来的光通量为1lm。为表明光强和光通量的关系，发光强度为1坎德拉的点光源在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为1lm。一只40W的日光灯输出的光通量大约是2100流明。 另外，光效：单位 每瓦流明 Lm/w，说明 电光源将电能转化为光的能力，以发出的光通量除以耗电量来表示.4. 光照度与勒克斯 光照度（luminance）：受照平面上接受光通量的密度，可用照度计直接测量。光照度的符号是 E，单位是勒克斯，是英文lux的音译，也可写为lx。1lm的光通量均匀分布在1平方米（m2）的表面，即产生1勒克斯（Lux, lx）的照度；1lm的光通量落在1平方英尺（ft2）的表面，其照度值为1尺烛光（Footcandle, fc）。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。以下是各种环境照度值：单位lux 黑夜：0.0010.02；月夜：0.020.3；阴天室内：550；阴天室外：50500；晴天室内：1001000；夏季中午太阳光下的照度：约为10*9次方；阅读书刊时所需的照度：5060；家用摄像机标准照度：1400。+在cd/m2（烛光/平方米）、勒克斯（LUX）和fL（foot-Lamberts英尺朗伯）之间如何进行转换？答：（1）当光源照射在一个物体上时，我们可以测出哪是光源发射的（Lumvnance亮度）或哪是物体反射的（Illuminance照度）。 （2）照度取决于物体的反射特性。它非常类似于照片，它测量的仅仅是反射光。它通用的单位是勒克斯。 （3）然而，EL灯是一个光源：它应当用亮度单位来表示，也就是fL（英尺朗伯）或cd/m2，也称为“nits”。有些工程师更倾向于用fL，而国际标准组织常用nits。nits与fL转换的公式为：1 nits0.2919=1 fL；和1 fL3.426=1 nits注；这些因数由pi（）和m2/ft2（0.0929）导出。 （4）很明显，用勒克斯是一个不正确的单位，从勒克斯也不能转换成其它单位。 1 Lux = 1 lumen per square meter = 0.0929 footcandle 1 footcandle= 1lumen per square foot = 10.764 Lux 1 foot Lambert= 3.426 candelas per square meter ( nit) 1 nit ( candelas per square meter) = 0.2919 foot Lambert+*反射率 *反射率（Reflectance orreflection factor）：某表面的亮度取决于落于其上的光量与该表面所能反射光线的能力；其所能反射的光的多寡与分布形式则取决于该材料表面的性质，以反射光与入射光的比值来表示，称为该材料表面的反射比或反射率（%）。完美的黑色表面的反射比为0，亦即无论多少光落于其上皆无亮度产生而全被吸收；反之，完美白色表面的反射比