光学基础-光度量.doc

1.3光度量光度量和辐射度量的定义、定义方程是一一对应的。若遇易混淆时，则在辐射度量符号上加下标“e”，而在光度量符号上加下标“V”，例如辐射度量Qe， e，Ie，Me，Ee等，它们对应的光度量为Qv，v，Iv，Lv，Mv，Ev等。此外，辐射度量和光度量都是波长的函数，因此当描述光谱量时，在它们的名称前加“光谱”二字，并在它们相应的符号上加波长的符号“”作为下标，例如光谱辐通量记为等等。光通量v和辐通量e的关系可写成如下方程： 同理，等等。式中，V（）是CIE推荐的平均人眼的光谱光视效率（也叫视见函数）。对于明视觉，它是对应波长为555nm的辐通量e（555）与某波长能对平均人眼产生相同光视刺激的辐通量e（）的比值。1971年CIE公布的明视觉V（）标准值已经经国际计量委员会批准，其V（）曲线见图1.31。Km是一比例常数。对于波长555nm的单色光（V（555）1），Km等于683m/W。原先它是根据在一个标准大气压下（101325Nm2）黑体辐射器在铂凝固温度（2042K）明视觉亮度定义为60cd/cm2而得出的，即则 （lmW-1）式中Le（）(在2042K)可由黑体辐射表查得。光度量和辐射度量的关系可用图解来求得（图1.31）。图中V（）e（）曲线是V（）和e（）曲线在同一波长处两值的乘积。纵坐标比例尺为式中是光通量的比例尺，是辐通量的比例尺。由此式中 图1.31中，e（）曲线和e（）V（）曲线与横坐标轴所包容的面积比为 则图1.31 光度量和辐射度量的关系K的意义是光源发出的辐通量可产生多少能对目视引起刺激的光通量。比值K叫做光视效能。它是衡量光源产生视觉效能大小的一个重要指标，量纲是lmW-1。例如，钨丝白炽灯K1520lmW-1，太阳K100 lmW-1，波长为555nm的单色光KKm=683 lmW-1。这样一个60W的白炽灯，它的光通量约为7501200 lm。在照明工程中，通常希望光源有高的光视效能，当然还要考虑到光的颜色。光谱光视效能K（）的最大值是Km。Km叫做最大光谱光视效能。V叫做光视效率。它是无量纲的，和光视效能只相差一个常数Km(683 lmW-1)，表示辐射量被利用来引起光视刺激的效率。光度量中最基本的单位是发光强度的单位坎德拉（Candela），记作cd，它是国际单位制中七个基本单位之一。它的定义是发出频率为5401012（对应在空气中555nm的波长）的单色辐射，在给定方向上的发光强度规定为1cd。用光而不用铂凝固温度来规定，可以摆脱温标和温度测量对光辐射度量和它的测量的影响。在表1.31中，光通量的单位是流明（lm）。1 lm是光强度为1cd的均匀点光源在1sr内发出的光通量。光度量的其它单位如表1.31所示。表1.31 基本光度量的名称、符号和定义方程名称符号定义方程单位单位符号光量Q流明秒流明小时光通量Q/流明发光强度II=dQ/d坎德拉（光）亮度LL=d2/ddAcos =dI/dAcos坎德拉每平方米光出射度MM=d/dA流明每平方米（光）照度EE=d/dA勒克斯（流明每平方米）()光视效能KK=v/e流明每瓦（特）光视效率VV=K/KmKm为最大光谱光视效能表中v是光通量,e是辐通量.表1.32 常见物体的亮度光源名称亮度（尼提）地球上看到的太阳1.5109地球大气层外看到的太阳1.9109普通碳弧的喷头口1.