2 光度的基本物理量
17 描述光的基本物理量
折射率
二、描述光的基本物理量
波长
频率
能量
c
A
波长
h
x
周期 T
o
-A
光的这种电磁波的性质叫做： 波动性 除此之外，光是由光子为 基本粒子组成： 粒子性 光具有两重性质： 选修3-5 波粒二象性
不可见光
可见光
光谱
光的本质 是什么？
思考与讨论
单缝
屏幕
双缝
屏幕
S1 S S2 红光 红光
猜测在右侧屏幕上可 能观察到什么？
演示
思考与讨论
单缝
屏幕
双缝
屏幕
S
红光
明 暗 相 间 的 条 纹
S1
S2 红光
明 暗 相 间 的 条 纹
衍射
干涉
光沿直线传播还正确吗？
二、描述光的基本物理量
光的本质就是 电磁波
一、初中所认识的光
一、初中所认识的光
1、光在均匀的介质中沿 直线传播 。
8 c 3 10 m/ s 。 2、光在真空中的传播速度为
一、初中所认识的光
最初，人们认为太阳光“白光”是最单 纯的光„
红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫
一、初中所认识的光
红 外 线
红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫
不可见光
紫 外 线
二、描述光的基本Biblioteka 理量c 3 108 m / s
周期 T
c
二、描述光的基本物理量
可见光的波长： 380～760nm 红光波长最长， 紫光波长最短。
红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫
c h
c n v
逐渐变短 逐渐变大 逐渐变大
28个物理学基本参数都是哪些？
28个物理学基本参数都是哪些？物理学中的基本参数并不止28个，通常所说的28个基本参数只是相对来说比较常用；如果进行粗略地分类的话，会有如下几种类型：第一类物理量：万有引力常数G这是牛顿万有引力定律中不可或缺的一个常数，基本上和天体相关的计算都会用到。
第二类物理量：光速，基本电荷，普朗克常数，波尔兹曼常数等。
这些物理量主要应用于微观领域，例如普朗克常数属于量子领域，而光速属于相对论领域，基本电荷属于电磁学领域。
第三类物理量：原子质量，阿伏伽德罗常数这些物理量则是应用于微观计数领域。
第四类物理量：基本物理量的衍生常数。
因为物理学中的实际参数非常多，因此不可能用这28个就能完全表示，因此根据实际需要，就会从这些基本量衍生出一些物理量；以上的介绍是对物理量的一些基本概括，下面则是这28个物理量的详细解释，如符号，名称，数值等。
名称符号数值单位（SI）万有引力常数 G 6.6720 x10^-11·Nm·kg^-2光速C 2.99792458 10^8m·s^-1统一原子质量单位 U 1.6605655 10^-27kg电子质量 me 9.109534 10^-31kg质子质量 mp 1.6726485 10^7kg中子质量 mn 1.6749543 10^-27kg基本电荷 e 1.6021892 10^-29C电子比荷e/me 1.7588 10^11C·kg^-1电子半径 re 2.8179 10^-15m普朗克常数 h 6.626176 10^-24J·s斯蒂芬·波尔兹曼常数σ 5.67032 10^-8w·m^-2·k^-4 玻尔半径 a0 137.036045 10^-3 ---- 10^-11里德伯常数 R 1.097373177 10^7 m^-1磁通量子 h/e 4.135701 10^-15J·s·c^-1玻尔磁子μB 9.274078 10^-24J·T^-1电子磁μe 9.284832 10^-24J·T^-1自由电子的g因子2μe/μB 2.00231931 --------核磁子μN 5.050824 10^-27J·T^-1质子的磁惯量μp 1.4106171 10^-26J·T^-1质子的磁角动量比γp 2.6751987 10^-15S·T^-1电子康普顿波长λe 2.4263089 10^-12m质子的康普顿波长λp 1.3214099 1 0^-15m中子的康普顿波长λca 1.3195909 10^-15m波尔兹曼常数 K 1.380662 10^-23·K^-1阿伏伽德罗常数Nλ 6.022045 10^23mol^-1完全气体的体积 V0 2.241383 10^-2m^-3·mol^-1摩尔气体常数R 8.31441 J·mol^-1·K^-1法拉第常数F 9.648456 10^4·mol以上就是你想要知道的28个基本物理参数，当然也有其他的参数，由于篇幅的原因就不列出所有的了。
1.2 辐射度学与光度学基本知识
V适光
555
适暗性（微光）视见函数：
505 V适暗
表2 标准适光性视见函数值
辐射颜色 紫 紫 紫 紫 蓝 蓝 青 青 青 青 绿 绿 绿 波长/nm 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 V(l) 0.0004 0.0012 0.0040 0.0116 0.0230 0.0380 0.0600 0.0910 0.1390 0.2080 0.3230 0.5030 0.7100 辐射颜色 绿 绿 黄 黄 黄 黄 黄 黄 橙 橙 橙 橙 橙 波长/nm 530 540 550 555 560 570 580 590 600 610 620 630 640 V(l) 0.8620 0.9540 0.9950 1.0000 0.9950 0.9520 0.8700 0.7570 0.6310 0.5030 0.3810 0.2650 0.1750 辐射颜色 橙 红 红 红 红 红 红 红 红 红 红 红 波长/nm 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 V(l) 0.1070 0.0610 0.0320 0.0170 0.0082 0.0041 0.0021 0.00105 0.00052 0.00025 0.00012 0.00006
四、光照度
(1) 光照度的定义——E 光照度的定义：受照面单位面积上接收到的或投射到受照面单位面积上的光 通量。 光照度的数学表述：对于给定的受照面面元dS'，其上所接收到的或投射到 其上的光通量 dF' ，与该面元大小成正比，相应的比 例系数正是该面元上的光照度，即
d ' E d S'
光度学相关物理量小结
光度学相关物理量小结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。
下面来给出相关概念以及单位的详细描述。
1.光通量（luminous flux）定义1：由发光体发出的光能，在单位时间内到达、离开或通过某一截面的光能数量，叫光通量，通常用Φ来表示。
定义2：光通量是光源的辐射能通量对人眼所引起视觉的物理量。
即单位时间内某一波段内的辐射能量与该波段的相对视敏率的乘积。
人眼对不同波段光的敏感程度与光的颜色有关，在整个可见光范围内敏感程度并不是均匀的。
可以用相对敏感函数曲线进行描述。
人眼对于波长X=555nm的光线最为敏感，我们定义这时的相对视敏率Vs(555)=1。
当X为其它值时，Vs(X)均小于1。
如果对于某一波长X 的单色光，其辐射功率为P(X)，相对视敏函数为Vs(X)，则可以定义光通量为Y(X)=P(X)*Vs(X)。
故不同波段的光即使辐射功率相等，光通量却不等。
例如，当波长为555×109-米的绿光与波长为650×109-米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10倍。
在理论上辐射功率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与光色有关。
所以依标准光源及正常视力另定之“流明(lm)”来作为光通量的单位。
它是国际单位体系(SI) 和美国单位体系(AS) 的光通量单位。
如果您想将光作为穿越空间的粒子（光子），那么到达曲面的光束的光通量与1 秒钟时间间隔内撞击曲面的粒子数成一定比例。
流明数越大，即表示发光体所发出的可见光就越强。
如前所述，流明数与发光体的类别和功率有关，发光体的功率越大，它的流明数就越高。
发光强度为1坎德拉(cd)的点光源，在单位立体角(1球面度)内发出的光通量为1流明。
用时间来计算发光流明的数量是“秒数*流明数=流明秒”。
摄影用的闪光灯的闪光度即以流明秒为单位表示的。
光度学的几个基本概念
0、前言经常发现一些爱好者对对光度学的一些基本概念比较模糊，比如到底什么是亮度？衡量亮度的单位是什么？如何测量亮度？本文将试图以不失严格性的情况下尽量通俗的回答这些问题，因此，文中列举了大量的例子，同时给出四个量之间的关系和转换算法，这也是大多数光学书里所没有的。
光度学与光相关的常用量有4个：发光强度、光通量、照度、亮度。
这4个量尽管是相关的，但为不同的，不能相混。
正像压力、重力、压强、质量是不同的物理量一样。
1、发光强度（I、Intensity），单位坎德拉，即cd。
定义：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，解释：发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。
这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。
可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。
发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。
现在LED也用这个单位来描述，比如某LED是15000的，单位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。
之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd来表示，是因为以前最早LED比较暗，比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd，因此才用mcd表示，现在LED都很厉害了，但还是沿用原来的说法。
用发光强度来表示“亮度”的缺点是，如果管芯完全一样的两个LED，会聚程度好的发光强度就高。
因此，购买LED的时候不要一味追求高I值，还要看照射角度。
很多高I值的LED并非提高自身的发射效率来达到，而是把镜头加长照射角度变窄来实现的，这尽管对LED手电有用，但可观察角度也受限。
另外，同样的管芯LED，直径5mm的I值就比3mm的大一倍多，但只有直径10mm 的1/4，因为透镜越大会聚特性就越好。
之所以用发光强度来表示手电或LED，是因为在相同距离下对被照射地的照度是与这个成正比的。
光度的讲义1
话说光度/色度一. 光度/色度量的概述1.基本内容现实生活的需要:感觉器官:眼睛;感觉:亮暗和颜色;个人感觉和工作能力:眼睛(舒适和长时期工作:看书﹑运/移动)----光度;个人感觉和产品/目标的表示: :眼睛(显示差别和质量)----色度度量的重要性,如长度﹑重量一样,光的度量指标就是对光的度量的物理量.十分重要:可对产品分类﹑可比较产品间的差异﹑可对应用场所的照明要求下定义﹑可制订有关标准.特点:抽象:看得见,摸不到,需要想象和理解.测量:困难,仪器昂贵,经常需要校正.复杂的基准器导致校正困难.2.光度/色度学的一些内容与照明中的一些联系1)照明电器产品的质量评价:光源产品:发光效率﹑光能量﹑光衰﹑光色和光强分布.灯具产品:灯具效率(效能) ﹑光强分布﹑利用系数.光源电器产品: 流明系数.2)照明场所的质量评价:工作面上的光照情况(光照的能量和方向)眼睛的感觉情况:眩光﹑光色.3)能耗指标:使用场所单位面积上的功率密度3.主动的量和被动的量主动发光的量:描述发光体的量.光通量﹑光强﹑亮度﹑色度指标.被动发光的量:描述反光体的量.照度﹑出光度/光通量﹑光强﹑亮度﹑色度指标.二. 光度量的基本定义1.光通量(Φ):表示人眼可感知到的光功率能(动能﹑势能)---辐射能---看得见的辐射能(光能) ---眼睛觉察出的光能功率(能与时间):单位:瓦(W)---辐射功率(辐射能与时间)---光功率(觉察出的光能与时间:光瓦)衡量方法:人眼中视觉细胞的光谱灵敏度v(λ)和v’(λ)与发光体发出的光谱联合作用后的结果.定义和使用单位:流明(光瓦)用lm表示:1W555nm波长的黄绿光是683流明(反过来,1流明就是1/684W的555nm波长的黄绿光.举例:白炽灯15W,100lm,14WT5荧光灯1200 lm.1WLED60lm.2.光强(发光强度)(I) :表示被照面上可感觉到的光形立体角(方向性的度量):一点向空间中某个方向上的集聚的程度, 某个方向上的集聚可用包围该点的圆锥体球面上的面积S表示与球面的半径表示,在数值用立体角表示.立体角(ω)的表示: 某个方向上包围该点的圆锥体球面上的面积S除以球体半径r的平方表示, 即立体角(ω)=S/r2, ω=1称1个球面度.例如:全空间是4π(球包围球心点,球表面积= 4πr2,∴4πr2/ r2=4π);半空间是2π)光通量的方向性的重要性:衡量方法:单位立体角内的光通量:I=Φ/ω定义和使用单位:一个立体角内1流明为1cd.(1cd=1lm/1Sr).也称1坎特拉, 1烛光..举例:探照灯达107 cd.T8卤粉36W荧光灯垂直轴线上的光强:260 cd.左右,三基色粉:约330 cd.400HPS垂直轴线上的光强:500 cd.左右,1WLED白光余弦分布的16 cd.左右.3.亮度(L):表示可感觉到发光体的光刺激(仅指亮暗)表示发出的光通量与发光面积关系的一个量.衡量方法: 单位投影面积上发出的光强.曲面和投影面积的区别:人眼看曲面只能看到一个投影面.定义和使用单位(L): 一个m2面积的均匀发光面上发出1 cd.的光强的话,它的亮度是1 cd/ 1m2, 1 cd/ m2,称1 cd/ m2或1尼特,1nt.由此可知,1 cd/ cm2=10000 cd/ m2,举例:T8卤粉荧光管长 1.2m.直径26mm,投影面积:1.2χ26mm=0.0312 m2, ∴平均亮度L=260lm/0.0312 m2=6923 cd/ m2.T5:荧光管长 1.15m.直径16mm,投影面积:1.15χ16mm=0.0184 m2, ∴平均亮度L=260lm/0.0184 m2=14130 cd/ m2.CFL:约40000 cd/ m2.1WLED:16 cd/ 1mmχ1mm=1.6χ167 cd/ m2.HID: 3-6χ166 cd/ m2.拓展:作为照明标准上的衡量的量.最高级别的机动车道路的平均亮度2 cd/ m2.作为计算光学系统光强分布需用到光源亮度L﹑反射率ρ和闪亮面积S:I=LχρχS.4.出光度(M):一个被动发光体发出光线多少的客观物理量.除光源外,白天世界里的万物都是亮的,晚上都是暗的.它们不是发光体.它们的亮光来自其表面对接受光线的反射.即被动发光.表示被照明面上反射(发出)的光通量的一个量.衡量方法: M=入射光通量(Φ)χ表面反射率(ρ)= Φχρ.某表面上的照度χ该表面反射率就是该表面的出光度M .使用单位: 每平方m发出的流明.举例:办公室500lx,表示每m2接受500lm的光通量.一个白纸的反射率ρ=0.75,则M=500χ0.75=375lm/ m2. 旁边的桌面ρ=0.3,M=150 lm/ m2.∴同样的照度产生的出光度是不同的.5.照度(E):一个客观物理量,指受照体上接收多少光的物理量.表示被照面上接受光通量情况的一个量.衡量出光度的最重要的量.衡量方法:被照面积上投射来的光通量.定义和使用单位:单位面积有接收的光通量.E=1 lm/ m2称1勒克斯(lx).举例:不同的工作需要不同的照度:办公室:办公桌水平照度500lx,教室课桌面上300lx;足球场:国际比赛对准摄像机表面上的照度(垂直照度)1200 lx;行人:垂直照度4 lx;拓展: 根据实际需要,光的落脚点不同,有的在水平面上,有的在垂直面上,有的在柱体的表面上,有的在半个柱体的表面上,有的在球体上上,分别称为:水平照度,垂直照度,柱面照度,半柱面照度和球面照度.视不同场合的照明对象需要而定.三. 光度量之间的计算1.需要计算的情况说明设计时要计算1)从照度(E)计算被照体的亮度(L)对等亮度面（余弦辐射体）的亮度L：L =M/π=Eχρ/π例如：外墙照明的照度值是50 lx，ρ=0。
物理学常量
物理学常量1. 光速常量(c):光在真空中的传播速度,约为299,792,458米/秒。
这是相对论的基础,也是宇宙中最高的速度极限。
2. 普朗克常量(h):量子力学的基础,约为6.62607015×10^-34 J·s。
它描述了能量在量子系统中以离散形式存在的特性。
3. 玻尔兹曼常量(k):热力学中的基本常量,约为1.380649×10^-23 J/K。
它描述了热运动和温度之间的关系。
4. 电子电荷(e):约为1.602176634×10^-19 C。
它是自然界中最基本的电荷单位。
5. 重力常量(G):牛顿万有引力定律的比例系数,约为6.67430×10^-11 N·m^2/kg^2。
它描述了万有引力的强度。
6. 真空介电常量(ε0):约为8.854187817×10^-12 F/m。
它描述了真空中的电场强度。
7. 磁常数(μ0):约为1.256637062×10^-6 N/A^2。
它描述了真空中的磁场强度。
8. 质子质量(mp):约为1.672621898×10^-27 kg。
它是构成原子核的基本粒子之一。
9. 电子质量(me):约为9.10938356×10^-31 kg。
它是构成原子的基本粒子之一。
10. 阿伏伽德罗常量(NA):约为6.02214076×10^23 mol^-1。
它表示1摩尔物质中分子或原子的数量。
这些常量在物理学各个领域都扮演着重要角色,是描述和理解自然规律的基础。
它们的精确测量对于科学研究和技术应用都至关重要。
光度学的几个基本概念
光度学的几个基本概念（一）0、前言经常发现一些爱好者对对光度学的一些基本概念比较模糊，比如到底什么是亮度？衡量亮度的单位是什么？如何测量亮度？本文将试图以不失严格性的情况下尽量通俗的回答这些问题，因此，文中列举了大量的例子，同时给出四个量之间的关系和转换算法，这也是大多数光学书里所没有的。
光度学与光相关的常用量有4个：发光强度、光通量、照度、亮度。
这4个量尽管是相关的，但为不同的，不能相混。
正像压力、重力、压强、质量是不同的物理量一样。
1、发光强度（I、Intensity），单位坎德拉，即cd。
定义：光源在给定方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向的(发)光强(度)，解释：发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。
这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。
可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。
发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。
现在LED也用这个单位来描述，比如某LED是15000的，单位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。
之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd来表示，是因为以前最早LED比较暗，比如1984年标准5mm的LED其发光强度才0.005cd，因此才用mcd表示，现在LED都很厉害了，但还是沿用原来的说法。
用发光强度来表示“亮度”的缺点是，如果管芯完全一样的两个LED，会聚程度好的发光强度就高。
因此，购买LED的时候不要一味追求高I值，还要看照射角度。
很多高I值的LED并非提高自身的发射效率来达到，而是把镜头加长照射角度变窄来实现的，这尽管对LED 手电有用，但可观察角度也受限。
另外，同样的管芯LED，直径5mm的I值就比3mm的大一倍多，但只有直径10mm的1/4，因为透镜越大会聚特性就越好。
辐射度与光度学的基础知识
Xνλ——光度量；Xeλ——辐射量； Km是常数；V(λ)光谱光视效率。 5. 明视觉和暗视觉：人眼在环境亮度不同时对 颜色的视觉效率不同。 明视觉：光亮度大于几个cd/m2 暗视觉：光亮度小于0.01cd/m2
二、光度的基本物理量
1. 光通量
单位时间内光源发出的光能量（功率）
780nm
K m
注:
1. 光度量的定义和辐射度量的定义只一字之差，‚
2. 3. 4. 5. 辐射‛——“光‛。 下角标有e、λ、ν，辐射量在与其它量同用时 标e。 从表达式可直接说出定义及物理意义 从表达式可直接说出单位 出射度和照度的表达式相同、单位也相同，注 意一个是发射，一个是接收。
三个发射量的区别和关系
是辐射量对人眼视觉的刺激值。是主观的,不管辐射量大小 ,以看到为准。光谱光视效率是评定该刺激值的参数。 基本物理量是发光强度，单位坎德拉。一个光源发出频率 为540*1012Hz的单色辐射，若在一给定方向上的辐射强度
为1/683W/sr,则该光源在该方向上的发光强度为1cd。
一、光谱光视效能和光谱光视效率
光谱光视效能（K） ，描述某一波长的单色光辐射 通量产生多少相应的单色光通量。即光视效能K定 义为同一波长下测得的光通量与辐射通量的比值， 即
Φ ——在波长λ处的光通量 Φeλ ——在波长λ处的辐射通量 单位：流明/瓦特（lm/W）。
νλ
通过对标准光度观察者的实验测定，在辐射频率
5401012Hz（波长555nm）处，K有最大值，其
黑体 在物理学中，所谓黑体，是指这样 一种物体，在任何温度下，它将入射的任 何波长的电磁波全部吸收，没有一点反射， 而在相同温度下，它所发射出的热辐射比 任何其他物体都强。 光有多种颜色组成, 黑色吸收所有颜色,不反射任何颜色,即没 有光线进入眼睛时,称之为黑色。如果一个 物体能够全部吸收而不反射投射于其上的 辐射,就称它为绝对黑体,简称为黑体。
光电子学(一)光度量 光辐射度量 朗伯定律与辐射量计算.
2P B co sq A n 2）朗伯辐射源的辐射亮度
Llim 2P B
A0 cosqA
0
q
△Ω
3）朗伯辐射源L与M的关系
△A
q qqq M d P L c o sd L 2 d/2 c o ss indL
d A2
00
4）小面元的辐射强度I
△S
d2P L co s d d A
n
lq
整个小面积 A 发射的辐射功率
Θ dΩ
dPd2PLcos d A A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
dA △A
Id d PL co s A M co s A
5）小面元产生的辐照度E
Sl2d /cosq
q q q E d P S d P d c o l s 2 L A c o l s 2 c o s M A c o l s 2 c o s
第一章 光辐射物理基础
一、光辐射的度量
1. 辐射度量的基本物理量
1）辐射能量 Q 以电磁波的形式发射、传输或接收的能量
2) 辐射能密度 ω 3）辐射功率 P
(J) 辐射场单位体积中的能量
Q
V
(J/m3)
单位时间内发射传输接收的辐射能量
P Q
(W)
t
点源与扩展源
• 当不使用光学系统时，相对观测者辐射源的最大尺寸小于 观测距离十倍以内时，一般都可称为点辐射源，否则，即 为扩展源。
4） 光出射度 M
面光源单位表面积向半球空间发射的光通量
M F A
5）光强度 I
（lm/m2)
点辐射源在某方向单位立体角的光通量
I F
(lm/Sr=cd) 坎德拉
1 Candela（坎德拉）＝1流明/单位立体角，在英制cd=烛光
大学物理下_第12章_辐射度学和光度学基础
d内的光通量
dv
Ivd
IvdS cos
r2
de
n
dS dS
dS面上的光照度
Ev
dv dS
Iv cos
r2
它描述了点辐射源产生的照度的规律，是 来自均匀点光源向空间发射球面波的特性。
24
大学物理
例12-1 一氦氖激光器发出10mW的波长为632.8nm的激 光束，发散角为1mrad，发散角与立体角的关系 为 2 ，若波长632.8nm光波的光谱光效率 V＝0.24, 试求： (1)此激光束的光通量和发光强度； (2)若此激光输出光束的截面的直径为1mm,求其光亮度； (3)以这样的激光束照射在10m处的白色屏幕上的光照度.
同一波长下测得的光通量与辐射通量的比之，即
K
v e
单位：流明/瓦特（lm/W）
通过对标准光度观察者的实验测定，在辐射频率 5401012Hz（波长555nm）处，K有最大值，其数值为 Km=683lm/W。
单色光视效率是K用Km归一化的结果，定义为
V
K Km
1 Km
v e
大学物理
例12-1 一氦氖激光器发出10mW的波长为632.8nm的激 光束，发散角为1mrad，发散角与立体角的关系 为 2 ，若波长632.8nm光波的光谱光效率 V＝0.24, 试求： (1)此激光束的光通量和发光强度； (2)若此激光输出光束的截面的直径为1mm,求其光亮度； (3)以这样的激光束照射在10m处的白色屏幕上的光照度.
解：（3）激光在屏幕上照射的面积
S r 2 102 3.14 106 3.14 104 m2
第二光度学基础2021优选
2-4 亮度
摄影测光表 可测亮度
手持式 测光表进行 反射光测量 的方法。
所有的 内置式测光 表都采用反 射光读数。
无论何时将镜头对准被摄物并进行 曝光测量时（无论自动/手动测光系 统），摄像机/照22相机中的测光表， 都与图中所示的手持式测光表实现 同样的功能。
2-4 亮度
常见发光体的亮度（尼特）：
入射光测光表从被 摄物体处指向照像机。
照射到被摄物体上 的光线也同样落到测光 表上，这也是我们正在 测量的光线。我们没有 测量被摄物体本身的明 暗值，而是测量落到被 摄物体上的光线。
2-3 照度
1平方米的表面上所产生的照度。
阳光直射（正午）下 单位：勒克斯（lux） 简写：勒（lx）
围内发出的光通量的空间
无月夜空，
与人眼最小灵敏度相对应的物体
0.000001
2-5 对比度
对比度 同场景中，最大亮度部分Lmax与最小亮度部
分Lmin之比C，称为对比度。 C=Lmax / Lmin
第二章 光度学基础 THE END
30,000
同场景中，最大亮度部分Lmax与最小亮度部分Lmin之比C，称为对比度。
人眼能习惯的亮度 3,000 所有的内置式测光表都采用反射光读数。
法线方向的单位立体角内传送出的光通量数值来量度（亦可理解为：单位面积发光体的光强度）
所有的内置式测光表都采用反射光读数。
满月表面 表征发光面发光强弱并与发光表面特性有关的物理量，用单位面积的光源表面，在
普通房间灯光下 表征受照面被照明程度的物理量，用落在受照物体单位面积上的光通量数值来量度。
与人眼最小灵敏度相对应的物体
0.
100 lx
满月照射下 单位：勒克斯（lux） 简写：勒（lx）
光电系统的常用光源.
作仪器白光源.
1.3 气体放电光源
基 泡壳：用玻璃或石英等材料制造；
本 电极：阴极、阳极或不区分（交流灯）
结 泡壳内充入发光用的气体：金属蒸汽、
构
金属化合物蒸汽、惰性气体
发光机理：气体放电。
气体放电光源的特点：
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波 动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满 足：
(1)、 Eh2h ； (2)、m Eh,
c2 c2
(3)、P h
光子具有运动质量静 ，止 但质量为零；
电磁波谱与光辐射
EdS
qi
s
0
sBdS0
E dldm
L
dt
变化的磁场产生电 场
L B dl0 0dd e t
变化的电场产生磁场
一切能产生光辐射的辐射源都称为光源
电磁波谱
➢ 天然光源 ➢ 人造光源
按照发光机理， 光源的分类：
需要了解
热辐射光源
气体放电光源
太阳、黑体辐射器 白炽灯、卤钨灯
汞灯
钠灯 金属卤化物灯
各类光源 的发光机 理、重要
光源
特性、适
用场合， 以便正确 选用光源。
激光器
科学制作的小孔 空腔结构，可以 很好地实现绝对 黑体的辐射功能。
太阳的光谱分布
常用作标准光源， 最高工作温度是 3000K。
2.白炽灯与卤钨灯 灰体 钨丝做灯丝
白炽灯
玻璃泡壳;色温约2800K,辐射光谱约0.4～3μm。 可见光占6～12%，用于照明； 加红外滤光片可作为近红外光源。
卤钨灯
2 光度的基本物理量
§2 光度的基本物理量§2-1 人眼的视觉特性：1、人眼的构造人的眼睛与大脑结合具有：成像功能、黑白视觉、颜色视觉、立体视觉2、光谱光视效率（标准光度观察者）V（λ）: 人眼对各种波长光的相对灵敏度。
问题1：光谱光视效率的实际意义？问题2：怎样确定光谱光视效率？(异色)逐级比较法:波长λ1、λ2两束光，辐射通量分别为1Φ和2Φ，在视场中亮度相等时有V(1λ).1Φ=V(λ2).2Φ 即 K （λ）=V(λ2)/ V(1λ)=1Φ/2Φ 将K （λ）在峰值波长处归化为1，即得到只表示相对值的光谱光视效率： V （λ）= K （λ）/m Km K :最大光谱光效能。
对于明视觉对应于555nm 波长，为683 lm/w对于暗视觉对应波长507nm ，'m K =1725 lm/w说明：明视觉、暗视觉，2度视场、10度视场2、光度量（1）光通量： ⎰Φ=Φλλλd V K e m v )()( 2—1 表示光辐射通量对人眼引起的视觉强度光通量的单位为流明（lm ）也是个客观量，光源发出可见光的效率。
…….(从空间上分析)（2）发光强度：在给定方向上的单位立体角内光源发出的光通量ΩΦ=d d I v v 2—2发光强度的单位是坎德拉（cd ）发光强度描述光源在某一方向发光的强弱程度，考虑了光源发光的方向性。
由此式可得光通量的另一积分式⎰Ω=Φd I v v 2—3对各项同性光源由上式可得π4I v =Φ 2—4 I 为常数。
（3）光照度 投射到单位面积上的光通量dSd E v v Φ= 2—5 单位勒克斯（lx ）1lx=1lm/2m照度的距离反比平房定律：由 2Rd S d d d I v v v Φ=ΩΦ= 可得 2R I dS d E v v v =Φ= 2—6 若被照平面法线与光投射方向成θ角则上式变为θcos 2RI E v v = 2—7 （4）光亮度 光源单位面积上的发光强度（光源在指定方向单位面积上的发光能力， dS dI L v v = 2—8单位为：坎德拉每平方米（cd/m 2）如果平面法线与观察方向成θ角上式为θcos dS dI L v v =由 ΩΦ=d d I v v θcos 2dS d d L v v ΩΦ= 2—9是2—9式可以看作是亮度的较通用的定义式，有这个式子可以进一步把亮度的概念引申。
光度量的几个单位
光度量的几个单位光通量luminous flux光通量的单位是流明（lumen）,是光度量的基本单位，表示可见光源所有的光输出量。
因此，光通量的测量要求能够将所有的光能量收集到光探测器上，对于发散光源，如LED、灯源等，光通量的测量就比较困难，这时就要用积分球来测量。
光照度illuminance光照度是指单位面积所接受的入射光的量。
在英制单位里，1平方英尺的面积上接受到1个流明的光通量，定义为1footcandel。
公制单位中，每平方米1个流明为1勒克斯（lux）,10.76lux=1footcandle.当然，探头不可能有这么大的面积，所以，探头的面积要相应的乘以一定的倍数。
由于探头的面积不再由被照射的面积决定，因此当测量值超过探头的测量范围或在矫正光学的后面时，就要特别注意。
例如，照度测量时，经常由于光线偏离垂直光轴而造成测试错误。
这时，探头就要配一个余弦校正器。
由于余弦接受器仍然要投影到探头上，因此，余弦接受器的面积并不是探头的面积，只是代表测试面积。
光出射度（luminous exitance）光出射度是表征光源自身性质的一个物理量。
光源的光通量除以光源的面积就得到光源的光出射度值。
光出射度用lumen/㎡表示，但与照度测试和lux不同，光出射度中的面积是指光源的面积，而不是被照射的面积。
平板发射会测试该值。
光强（luminous intensity）光强也是表征光源的性质的物理量，是指所有的直射光和发散光。
用均匀发射到球面角的光通量来表示光强的大小。
光强的基本单位是坎德拉（candela）,相当于1流明/球面度（lumen/steradian）。
光强的定义有两点需要说明，一、该测量不适用于校正光源；二、对非均匀发射源，光强是不确定的。
要得到光强值，必须知道探头的面积（或由探头前面的光圈决定的面积）和测量的距离，这样就可以计算出球面角，用光通量的数值除以球面角，就得到光强值。
光亮度（luminance）如大家所知的亮度（brightness）,光亮度（luminance）也是对相对平坦、均匀的平面反射或发射的光的量测。
采光照明中有哪些光度学基本量？_建筑光学
采光照明中有哪些光度学基本量？吴筱北京奥博泰科技有限公司在采光照明中大家经常提到亮度、照度和流明等用语，那么它们的准确定义是什么呢？使用这些基本量要注意哪些常犯的错误呢？请细读本文，很多内容在书上和网上是没有的，有些内容在网上的解释也是不准确的，甚至是错误的。
1光度学中的基本量1.1辐射通量辐射通量是指辐射体在单位时间内辐射出的总能量，单位是瓦（W ），可以简称为“辐通量”。
实际上，辐射通量就是辐射体的辐射功率。
例如一个功率60W 的灯泡，其辐射通量就是60W 。
1.2光通量光通量是表示可见光对人眼的视觉刺激程度的量，单位是流明（lm ）。
光通量实际上是辐通量的一部分，是辐射能中能引起人眼光刺激的那一部分辐通量。
公式表示为()⎰Φ=Φλλλd V K e m 式中，e Φ——辐射通量；m K ——最大光视效能，lm/W 683=m K 。
对于灯来说，光通量是其向四周发出的对人眼视觉刺激程度的总量，是对其发光能力的描述。
1.3发光效率光源发出的总光通量与总辐射能通量之比，单位为流明/瓦（lm ·W -1），简称光效。
白炽灯的发光效率约为14lm ·W -1，石英卤钨灯的发光效率约为30lm ·W -1，荧光灯的发光效率约为50lm ·W -1。
LED 的发光效率达到100lm ·W -1以上。
1.4发光强度发光强度是光度学中最基本的一个量。
发光强度用来描述光源在某一指定方向上发出光通量能力的大小。
用某一方向上单位立体角内所辐射的光通量的大小表示，单位是坎德拉（cd ）。
公式表示为ΩΦ=d d I 式中，Ωd 是立体角元。
图1对于灯来说，其向四周发出的光通量一般不是均匀的，所以不能简单地根据光通量判断灯的亮暗。
例如，手电筒的光通量并不很大，但其在特定方向上具有很强的照明能力。
1.5光出射度光出射度表示发光表面单位面积发出的光通量，单位是勒克斯（lx ）。
基本物理量和基本单位
基本物理量和基本单位
基本物理量一共有7个，它们分别是位置、时间、质量、强度、电荷、温度和光度。
每一个基本物理量都有相应的国际单位。
位置：位置是描述物体在空间中的变化，国际标准单位为米(m)。
质量：质量就是物质的内在属性，它是物体在施加外力情况下的力和运动的本源，国
际标准单位为千克(kg)。
强度：强度是物体的变形行为，它也是物体的本质属性，国际标准单位为千帕(kPa)。
温度：温度是物体的热能行为，它是物体受均匀热能时辐射能量的本源，国际标准单
位为摄氏度（°C）。
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§2 光度的基本物理量§2-1 人眼的视觉特性：1、人眼的构造
人的眼睛与大脑结合具有：成像功能、黑白视觉、颜色视觉、立体视觉2、光谱光视效率（标准光度观察者）V（λ）: 人眼对各种波长光的相
对灵敏度。
问题1：光谱光视效率的实际意义？
问题2：怎样确定光谱光视效率？
(异色)逐级比较法:波长λ1、λ
2两束光，辐射通量分别为1Φ和2Φ，在视场中亮度相等时有
V(1λ).1Φ=V(λ
2).2Φ 即 K （λ）=V(λ2
)/ V(1λ)=1Φ/2Φ 将K （λ）在峰值波长处归化为1，即得到只表示相对值的光谱光视效率： V （λ）= K （λ）/m K
m K :最大光谱光效能。
对于明视觉对应于555nm 波长，为683 lm/w
对于暗视觉对应波长507nm ，'m K =1725 lm/w
说明：明视觉、暗视觉，2度视场、10度视场
2、光度量
（1）光通量： ⎰Φ=Φλλλd V K e m v )()( 2—1 表示光辐射通量对人眼引起的视觉强度
光通量的单位为流明（lm ）
也是个客观量，光源发出可见光的效率。
…….
(从空间上分析)
（2）发光强度：在给定方向上的单位立体角内光源发出的光通量
ΩΦ=d d I v v 2—2
发光强度的单位是坎德拉（cd ）
发光强度描述光源在某一方向发光的强弱程度，考虑了光源发光的方向性。
由此式可得光通量的另一积分式
⎰Ω=Φd I v v 2—3
对各项同性光源由上式可得
π4I v =Φ 2—4 I 为常数。
（3）光照度 投射到单位面积上的光通量
dS
d E v v Φ= 2—5 单位勒克斯（lx ）1lx=1lm/2m
照度的距离反比平房定律：
由 2R
d S d d d I v v v Φ=ΩΦ= 可得 2
R I dS d E v v v =Φ= 2—6 若被照平面法线与光投射方向成θ角则上式变为
θcos 2R
I E v v = 2—7 （4）光亮度 光源单位面积上的发光强度（光源在指定方向单位面积上的发光能力， dS dI L v v = 2—8
单位为：坎德拉每平方米（cd/m 2）
如果平面法线与观察方向成θ角上式为
θcos dS dI L v v =
由 Ω
Φ=d d I v v θcos 2dS d d L v v ΩΦ= 2—9
是2—9式可以看作是亮度的较通用的定义式，有这个式子可以进一步把亮度的概念引申。
亮度不仅可以用来描述一个发光面，还可以用来描述光路中的任意一个截面，如一个透镜的有效面积或一个光阑所截的面积。
还可以用亮度来描述一束光，光束的亮度等于这个光束所包含的光通量除以这束光的横截面积和这束光的立体角。
例题《光度学》P67
一个面积为s 的均匀发光面在某一方向的亮度为θL
，它在这个方向的发光强度应为：
θθθc o s S L I v v = θ为发光面法线与制定方向夹角。
若亮度与方向无关：==v v L L θ常数
θθcos S L I v v =
LS
I =0 为法线方向的发光强度则θ方向的
方向的发光强度为
θθcos 0I I v =
此即朗伯定律
这样的发光面称朗伯体、（均匀漫射体）。