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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
6.1.1光觉的特性
主要内容
人眼对不同波长的光线灵敏度不同。简单地说，可见光范围 内不同波长的光，在人眼里会呈现不同的颜色；现在即使让它们 辐射功率相同，人感觉这些彩色光也不一样亮。经测试人眼对黄 绿光最敏感，在辐射功率相同条件下感到黄绿色光最亮，而蓝、 紫色光和红光则感到很暗。人眼的这种特点可用视觉的光谱光效 率函数V（λ）（又称相对视敏函数）反映出来。 选择视觉正常的观察者进行测试，在产生相同亮度感觉的前 提下，测出各个不同波长光的辐射功率Ф（λ）。可以想象得到Ф （λ）越小，人眼对此波长光的灵敏度越高；如果Ф（λ）大，则 意味着人眼对该光线不敏感。
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
6.1.1光觉的特性
主要内容
2．视觉特性 人的眼球构造如图6-2所示。 眼睛是一个构造极其复杂的器官，它的正前方的一小 部分是有弹性的透明组织，称为角膜，光线从这里进入眼 内。其余部分为白色不透明组织，称为巩膜。巩膜里面有 一层虹膜，起着遮光作用。虹膜随不同种族有不同颜色， 如黑色、蓝色、褐色等。在虹膜中间有一圆孔称为瞳孔。 瞳孔的大小可通过虹膜的环状肌来调节，它可以控制进入 眼睛内部的光通量，起着照相机中光圈的作用。
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
6.1.1光觉的特性
主要内容 1．光的辐射 从物理学中“电磁波理论”的观点解释，光是一种携带电磁辐射 能量的电磁波，它能被人的眼睛所感知。人眼能看到的那部分可见光 只占电磁波波谱的很小一部分，如图6-1所示。 由图6-1可看出，在可见光谱中不同波长的光对人眼的刺激不同， 表现为不同的颜色感觉。当波长在780～380nm之间变化时，颜色依次 按：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫变化。比红光波长长的一段为红外 线波谱，是人眼看不见的；波长比紫光短的紫外线人眼同样不可见。 但是，红外线、紫外线和可见光一样可以被光学系统反射、透射、聚 焦、成像等。如果一束光只含有单一波长成分则称为单色光；光谱上 的谱色光为单色光。有两种及以上波长成分的是复合光；太阳光就是 复合光，它给人以“混合”的白光感觉。
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(6-1)
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
6.1.1光觉的特性
主要内容
媒质中光的波长 λ ' 也将变成真空中波长λ的1∕n， 即： v fλ 1 ' λ = = = λ (6-2)
'
f
nf
n
频率不同的光在媒质中的传播速度不同，折射率亦 不同。这样，当包含有多种频率成分的复合光通过三棱 镜时，光中不同频率的部分将按不同的折射角分开而形 成光谱分布
6.1.2 光的度量
主要内容
光通量的单位是流明（lm），波长为555nm的光的辐射 功率为1W时，光通量是683lm（或1光瓦）。当光线中包含 多种频率成分时，总的光通量将是光线中不同波长成分的 光通量之和。即： 780 ΦV = K ∫ Φ e (λ )V(λ )dλ （6-5） 380 式中：Фe（λ）——光辐射体的功率波谱。 光通量在法定的计量单位中是一个导出单位，即：1lm 的光通量等于发光强度为1cd（坎德拉）的均匀点光源在立 体角为1sr（球面度）的空间范围内发出的光的通量。
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6.1.1光觉的特性
主要内容
眼球内层的视网膜由大量的感光细胞组成。当光线通过瞳 孔、晶状体和玻璃状液体聚焦在视网膜上时，感光细胞受到光 刺激而发生电化学过程，其发出的生物电脉冲，经视神经传入 大脑的视神经中枢形成视觉。 视网膜上的感光细胞分为锥状细胞和杆状细胞两种。 锥状细胞在正常光照条件下起作用，其既能分辨光线的 强弱而形成明暗感觉，也能分辨光线的色彩。这被称为人眼的 明视觉状态。 杆状细胞灵敏度高，在微弱的光照环境下由它负责工作。 但是，杆状细胞只有明暗的光感而无法分辨色彩。这就是为什 么在夜晚微弱的光线下，人只能看到物体黑白的影像而看不出 物体颜色的原因。人眼的这种状态是暗视觉状态。
IV = dΦV dΩ
（6-6）
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
6.1.2 光的度量
主要内容
立体角是从空间中一点放射出去而形成的锥体所包含 的空间，单位是sr（球面度）。以锥顶为球心，R为半径 作一球面，锥体射出去截切球面。如切出的面积为dS，则 锥体所张开的立体角为：
dS dΩ = 2 R
V (λ ) = K (λ ) Φ (555) = Φ (λ ) Km
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（6-3）
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6.1.1光觉的特性
主要内容
在波长为555nm时，V（555）＝1；其他波长时，V （λ）<1。表6-1给出明视觉和暗视觉的光谱光效率 函数V（λ）的测量数据。 由表6-1数据可画出光谱光效率函数V（λ）曲线， 如图6-3所示。 由图6-3可以看出，明、暗视觉的曲线不重合。明 视觉下人眼对黄绿光最敏感；暗视觉下曲线左移，对 波长短的光灵敏度增大。
（6-7）
显然，整个球面对球心所张的立体角为4π。
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6.1.2 光的度量
主要内容
此种情况可扩展到：对任意形状的闭合面（闭合的 没有边界的面，球面是特殊的闭合面）。整个闭合面对 内部任何一点所张的立体角都是4π，而对外部点所张的 立体角则为零。 发光强度的单位是cd（坎德拉），在国际单位制（ SI）中是一个基本单位。定义为：辐射频率为 540×1012HZ（波长是555nm）的单色光源，在某方向上的 辐射强度为1/683（W/sr）时，则此方向上的发光强度是 1cd。 ，
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6.1.1光觉的特性
主要内容
和所有电磁波辐射一样，光在真空中的传播速度为
c= 1
εμ
≈ 2 .997925 × 10 8 m / s （约每秒30万公里）。
而当光线在不同媒质中传播时速度将发生变化。因 光的振动频率f是恒定不变的，所以在折射率是n的媒质 f n 中，光速ν是真空中光速c的1∕n，即： ν c n ν=fλ/nn
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6.1.2 光的度量
主要内容
3．（光）亮度
具有一定面积的广光源，其上各处的发光强度可能是不同的， 向各个方向辐射的特性也是不一样的，为此引入光强面密度的概念。 如图6-5，在发光体上取面积dS，在与此面法线成θ角的方向上观 视，这个方向上的亮度LV定义为：在此方向上的光强I与面积dS在 该方向上的投影dS之比。即：
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6.1.2 光的度量
主要内容
2．发光强度（光强） 为了表示光源在空间各个方向上发出的光通量的不均 匀性，而提出发光强度的概念。发光强度是光源发出光通 量的空间角密度。如图6-4，空间中有一个点光源P向四周 发出光线，从P向某个方向取立体角dΩ，在此角内的光通 量为dФV，则两者之比为此方向上的发光强度IV，即：
EV = dΦV dS
（6-9）
式中：EV—照度； dS—被照面上的圆面积； dФV—圆面积上得到的光通量。
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普通高等Hale Waihona Puke Baidu育“十一五”国家级规划教材
6.1.2 光的度量
主要内容
如果面积S上的总光通量为ФV，那么平均照度为：
E aV = ΦV S
（6-10）
（光）照度的单位是lx（勒克斯）。在1m2的面积 上得到1lm的光通量，那么照度就是1lx，即： 1lx＝1（lm/m2）。
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'
暗视 觉 V 暗视觉
6.1.1光觉的特性
主要内容
续表6-1 光谱光效率函数值 续表
波长 /nm 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.139 0.208 0.323 0.503 0.710 0.862 0.954 0.995 0.995 0.952 0.870 波长 /nm 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.0082 0.0041 0.0021 0.00105 0.000052 0.00025 0.00012 0.00006 0.00003 0.000015
暗视觉(λ)
0.793 0.904 0.982 0.997 0.935 0.811 0.650 0.481 0.3288 0.2076 0.1212
暗视觉(λ)
0.00003533 0.00001780 0.00000914 0.00000478 0.000002546 0.000001379 0.000000760 0.000000425 0.0000004213 0.0000001390
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第6章 建筑电气照明
主要内容
6.1 照明技术的基本概念 6.2 常见电光源 6.3 照明灯具 6.4 照明种类和基本要求 6.5 电气照明计算 本章小结
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
6.1 照明技术的基本概念
主要内容
6.1.1光觉的特性 6.1.2 光的度量 6.1.3光源的色温与显色性 6.1.4光源的色调 6.1.5眩光
'
IV IV LV = ' = dS dS cos θ
（6-8）
dS’也就是人眼在这个方向上看到的dS的大小。亮度的国际单 位是cd/m2（坎德拉/平方米）。
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材
6.1.2 光的度量
主要内容
4．（光）照度 （光）照度用于衡量光照射在某个面上的强弱，用 被照面上光通量的面密度表示之，即：
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6.1.2 光的度量
主要内容
1．光通量 光通量是用人眼睛的感觉来衡量的光辐射功率的 大小。波长为λ的光，辐射功率Ф（λ）W，光谱光 效率为V（λ）其光通量为：
Φ V (λ ) = k Φ (λ )V (λ )
（6-4）
式中：K=683（lm/W）。
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6.1.1光觉的特性
主要内容
这样，可以用光的辐射功率Ф（λ）的倒数来表示 眼睛对波长为λ的光线的敏感程度，我们把它称为光谱 光效能K（λ）。从测得的数据看，人眼对波长为555nm 的黄绿光最敏感，有最大的光谱光效能Km=K(555)。把任 意波长光的光谱光效能K（λ）与Km的比值定为人眼的光 谱光效率，用函数V（λ）表示，即：
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6.1.1光觉的特性
主要内容
图6-1 电磁辐射波谱分布
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6.1.1光觉的特性
主要内容 图6-2 眼球截面简图
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6.1.1光觉的特性
主要内容
图6-3 明视觉、暗视觉光谱光效率曲线
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6.1.2 光的度量
主要内容
图6－4 点光源的发光强度示意图
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6.1.2 光的度量
主要内容
图6-5 广光源的圆面积亮度
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'
暗视 觉 V 暗视觉
6.1.1光觉的特性
主要内容
表6-1 光谱光效率函数值
波长 /nm 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.00004 0.00012 0.0004 0.0012 0.0040 0.0116 0.023 0.038 0.060 0.091 暗视觉(λ) 0.000589 0.002209 0.00929 0.03483 0.0966 0.1998 0.3281 0.455 0.567 0.676 波长 /nm 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.757 0.631 0.503 0.381 0.265 0.175 0.107 0061 0.032 0.017 暗视觉(λ) 0.0655 0.03315 0.01593 0.00737 0.003335 0.001497 0.000677 0.0003129 0.0001480 0.0000715
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6.1.1光觉的特性
主要内容
人眼对不同波长的光线灵敏度不同。简单地说，可见光范围 内不同波长的光，在人眼里会呈现不同的颜色；现在即使让它们 辐射功率相同，人感觉这些彩色光也不一样亮。经测试人眼对黄 绿光最敏感，在辐射功率相同条件下感到黄绿色光最亮，而蓝、 紫色光和红光则感到很暗。人眼的这种特点可用视觉的光谱光效 率函数V（λ）（又称相对视敏函数）反映出来。 选择视觉正常的观察者进行测试，在产生相同亮度感觉的前 提下，测出各个不同波长光的辐射功率Ф（λ）。可以想象得到Ф （λ）越小，人眼对此波长光的灵敏度越高；如果Ф（λ）大，则 意味着人眼对该光线不敏感。
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6.1.1光觉的特性
主要内容
2．视觉特性 人的眼球构造如图6-2所示。 眼睛是一个构造极其复杂的器官，它的正前方的一小 部分是有弹性的透明组织，称为角膜，光线从这里进入眼 内。其余部分为白色不透明组织，称为巩膜。巩膜里面有 一层虹膜，起着遮光作用。虹膜随不同种族有不同颜色， 如黑色、蓝色、褐色等。在虹膜中间有一圆孔称为瞳孔。 瞳孔的大小可通过虹膜的环状肌来调节，它可以控制进入 眼睛内部的光通量，起着照相机中光圈的作用。
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6.1.1光觉的特性
主要内容 1．光的辐射 从物理学中“电磁波理论”的观点解释，光是一种携带电磁辐射 能量的电磁波，它能被人的眼睛所感知。人眼能看到的那部分可见光 只占电磁波波谱的很小一部分，如图6-1所示。 由图6-1可看出，在可见光谱中不同波长的光对人眼的刺激不同， 表现为不同的颜色感觉。当波长在780～380nm之间变化时，颜色依次 按：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫变化。比红光波长长的一段为红外 线波谱，是人眼看不见的；波长比紫光短的紫外线人眼同样不可见。 但是，红外线、紫外线和可见光一样可以被光学系统反射、透射、聚 焦、成像等。如果一束光只含有单一波长成分则称为单色光；光谱上 的谱色光为单色光。有两种及以上波长成分的是复合光；太阳光就是 复合光，它给人以“混合”的白光感觉。
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(6-1)
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6.1.1光觉的特性
主要内容
媒质中光的波长 λ ' 也将变成真空中波长λ的1∕n， 即： v fλ 1 ' λ = = = λ (6-2)
'
f
nf
n
频率不同的光在媒质中的传播速度不同，折射率亦 不同。这样，当包含有多种频率成分的复合光通过三棱 镜时，光中不同频率的部分将按不同的折射角分开而形 成光谱分布
6.1.2 光的度量
主要内容
光通量的单位是流明（lm），波长为555nm的光的辐射 功率为1W时，光通量是683lm（或1光瓦）。当光线中包含 多种频率成分时，总的光通量将是光线中不同波长成分的 光通量之和。即： 780 ΦV = K ∫ Φ e (λ )V(λ )dλ （6-5） 380 式中：Фe（λ）——光辐射体的功率波谱。 光通量在法定的计量单位中是一个导出单位，即：1lm 的光通量等于发光强度为1cd（坎德拉）的均匀点光源在立 体角为1sr（球面度）的空间范围内发出的光的通量。
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6.1.1光觉的特性
主要内容
眼球内层的视网膜由大量的感光细胞组成。当光线通过瞳 孔、晶状体和玻璃状液体聚焦在视网膜上时，感光细胞受到光 刺激而发生电化学过程，其发出的生物电脉冲，经视神经传入 大脑的视神经中枢形成视觉。 视网膜上的感光细胞分为锥状细胞和杆状细胞两种。 锥状细胞在正常光照条件下起作用，其既能分辨光线的 强弱而形成明暗感觉，也能分辨光线的色彩。这被称为人眼的 明视觉状态。 杆状细胞灵敏度高，在微弱的光照环境下由它负责工作。 但是，杆状细胞只有明暗的光感而无法分辨色彩。这就是为什 么在夜晚微弱的光线下，人只能看到物体黑白的影像而看不出 物体颜色的原因。人眼的这种状态是暗视觉状态。
IV = dΦV dΩ
（6-6）
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6.1.2 光的度量
主要内容
立体角是从空间中一点放射出去而形成的锥体所包含 的空间，单位是sr（球面度）。以锥顶为球心，R为半径 作一球面，锥体射出去截切球面。如切出的面积为dS，则 锥体所张开的立体角为：
dS dΩ = 2 R
V (λ ) = K (λ ) Φ (555) = Φ (λ ) Km
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（6-3）
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6.1.1光觉的特性
主要内容
在波长为555nm时，V（555）＝1；其他波长时，V （λ）<1。表6-1给出明视觉和暗视觉的光谱光效率 函数V（λ）的测量数据。 由表6-1数据可画出光谱光效率函数V（λ）曲线， 如图6-3所示。 由图6-3可以看出，明、暗视觉的曲线不重合。明 视觉下人眼对黄绿光最敏感；暗视觉下曲线左移，对 波长短的光灵敏度增大。
（6-7）
显然，整个球面对球心所张的立体角为4π。
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6.1.2 光的度量
主要内容
此种情况可扩展到：对任意形状的闭合面（闭合的 没有边界的面，球面是特殊的闭合面）。整个闭合面对 内部任何一点所张的立体角都是4π，而对外部点所张的 立体角则为零。 发光强度的单位是cd（坎德拉），在国际单位制（ SI）中是一个基本单位。定义为：辐射频率为 540×1012HZ（波长是555nm）的单色光源，在某方向上的 辐射强度为1/683（W/sr）时，则此方向上的发光强度是 1cd。 ，
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6.1.1光觉的特性
主要内容
和所有电磁波辐射一样，光在真空中的传播速度为
c= 1
εμ
≈ 2 .997925 × 10 8 m / s （约每秒30万公里）。
而当光线在不同媒质中传播时速度将发生变化。因 光的振动频率f是恒定不变的，所以在折射率是n的媒质 f n 中，光速ν是真空中光速c的1∕n，即： ν c n ν=fλ/nn
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6.1.2 光的度量
主要内容
3．（光）亮度
具有一定面积的广光源，其上各处的发光强度可能是不同的， 向各个方向辐射的特性也是不一样的，为此引入光强面密度的概念。 如图6-5，在发光体上取面积dS，在与此面法线成θ角的方向上观 视，这个方向上的亮度LV定义为：在此方向上的光强I与面积dS在 该方向上的投影dS之比。即：
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6.1.2 光的度量
主要内容
2．发光强度（光强） 为了表示光源在空间各个方向上发出的光通量的不均 匀性，而提出发光强度的概念。发光强度是光源发出光通 量的空间角密度。如图6-4，空间中有一个点光源P向四周 发出光线，从P向某个方向取立体角dΩ，在此角内的光通 量为dФV，则两者之比为此方向上的发光强度IV，即：
EV = dΦV dS
（6-9）
式中：EV—照度； dS—被照面上的圆面积； dФV—圆面积上得到的光通量。
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6.1.2 光的度量
主要内容
如果面积S上的总光通量为ФV，那么平均照度为：
E aV = ΦV S
（6-10）
（光）照度的单位是lx（勒克斯）。在1m2的面积 上得到1lm的光通量，那么照度就是1lx，即： 1lx＝1（lm/m2）。
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'
暗视 觉 V 暗视觉
6.1.1光觉的特性
主要内容
续表6-1 光谱光效率函数值 续表
波长 /nm 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.139 0.208 0.323 0.503 0.710 0.862 0.954 0.995 0.995 0.952 0.870 波长 /nm 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.0082 0.0041 0.0021 0.00105 0.000052 0.00025 0.00012 0.00006 0.00003 0.000015
暗视觉(λ)
0.793 0.904 0.982 0.997 0.935 0.811 0.650 0.481 0.3288 0.2076 0.1212
暗视觉(λ)
0.00003533 0.00001780 0.00000914 0.00000478 0.000002546 0.000001379 0.000000760 0.000000425 0.0000004213 0.0000001390
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第6章 建筑电气照明
主要内容
6.1 照明技术的基本概念 6.2 常见电光源 6.3 照明灯具 6.4 照明种类和基本要求 6.5 电气照明计算 本章小结
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6.1 照明技术的基本概念
主要内容
6.1.1光觉的特性 6.1.2 光的度量 6.1.3光源的色温与显色性 6.1.4光源的色调 6.1.5眩光
'
IV IV LV = ' = dS dS cos θ
（6-8）
dS’也就是人眼在这个方向上看到的dS的大小。亮度的国际单 位是cd/m2（坎德拉/平方米）。
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4．（光）照度 （光）照度用于衡量光照射在某个面上的强弱，用 被照面上光通量的面密度表示之，即：
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6.1.2 光的度量
主要内容
1．光通量 光通量是用人眼睛的感觉来衡量的光辐射功率的 大小。波长为λ的光，辐射功率Ф（λ）W，光谱光 效率为V（λ）其光通量为：
Φ V (λ ) = k Φ (λ )V (λ )
（6-4）
式中：K=683（lm/W）。
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6.1.1光觉的特性
主要内容
这样，可以用光的辐射功率Ф（λ）的倒数来表示 眼睛对波长为λ的光线的敏感程度，我们把它称为光谱 光效能K（λ）。从测得的数据看，人眼对波长为555nm 的黄绿光最敏感，有最大的光谱光效能Km=K(555)。把任 意波长光的光谱光效能K（λ）与Km的比值定为人眼的光 谱光效率，用函数V（λ）表示，即：
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主要内容 图6-2 眼球截面简图
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主要内容
图6-3 明视觉、暗视觉光谱光效率曲线
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6.1.2 光的度量
主要内容
图6－4 点光源的发光强度示意图
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主要内容
图6-5 广光源的圆面积亮度
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暗视 觉 V 暗视觉
6.1.1光觉的特性
主要内容
表6-1 光谱光效率函数值
波长 /nm 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.00004 0.00012 0.0004 0.0012 0.0040 0.0116 0.023 0.038 0.060 0.091 暗视觉(λ) 0.000589 0.002209 0.00929 0.03483 0.0966 0.1998 0.3281 0.455 0.567 0.676 波长 /nm 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 光谱光效率 明视觉V（λ） 0.757 0.631 0.503 0.381 0.265 0.175 0.107 0061 0.032 0.017 暗视觉(λ) 0.0655 0.03315 0.01593 0.00737 0.003335 0.001497 0.000677 0.0003129 0.0001480 0.0000715