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1、神珠电子系统菜单欢迎访问！回到前页回到顶部神珠首页神珠简介客服热线联系我们我要留言信息反馈系统管理基本光学量的名称符号及其关系作者 :Sheng来源 :最后修改于： 2008-2-26 22:38:09点击开始打印页面地址是 :http:/www.shenzhu.me/article.asp?articleid=92 辐射通量通过单位面积的辐射通量，SI 单位为瓦米2 又称辐射通量密度。符号为E。 等于包有考虑的位点在内的无限小面积元上照射的辐射通量或辐射功率P 除以此面积元的面积dP/dS 。(当在考虑的面积上的辐射功率为常数时，可简化成： E=P/S ) 。其 SI 制单位为W/m对于不被
2、靶物及其环境所散射或反射的垂直入射的平行光束而言，它和积分通量功率相当单位时间内，单位面积上所接受的辐射能量。通常用瓦米表示。光传播过程就是能量传递过程，发光体（光源）发光时要失去能量，而吸光物体就要加能量。发光体在单位时间内辐射出的光（包括红外线、可见光和紫外线）的总能量就是源的辐射通量。有时为研究光源表面某一面积元的辐射情况，又可用面元辐射通量概念。谓面元辐射通量就是单位时间内由该光源面元实际传送出的所有波长的光能量，辐射通量一个纯客观物理量，具有功率量纲，单位是瓦特。如在地面上跟太阳光垂直的面上每平方所得的太阳辐射通量是1320 瓦特设光源表面S 向所有方向辐射出各种波长的光。此光源表面
3、一个面积元dS 的辐射情况可以用单位时间内该面积元dS 辐射出来的所有波长的光能量（也就是通过该面积的辐射功率）来表示，这就是面积元dS 的辐射通量。单位为瓦特。由于光源的辐射由不同波长的光组成，不同波长的光在其中所占的相对数值又是不同的设 P( ) 是辐通量随波长变化的函数，它就是在单位时间内某一波长附近的单位波长间隔内的辐射能量，它又称谱辐射通量密度。于是，从面积元dS 发出的各种波长的光的总辐射量为：辐射通量代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少，而我们感兴趣的只是其中能够引起视觉的部分，相等的辐射通量，由于波长不同，人眼的感觉也不相同。为研究客观的辐射通量与它们在人眼所引起的
4、主观感觉强度之间的关系，首先必须了解眼睛对各种不同波长的视觉灵敏度。人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼对该单色光的视觉灵敏度愈高。人眼所能感觉到的辐射能量的光通量，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。相对视见函数曲线由于人眼对不同波长光的相对视见率不同，所以不同波长光的辐射功率相等时，其光通量并不相等。例如，当波长为555nm 的绿光波长为 650nm 米的红光辐射功率相等时，前者的光通量为后者的10 倍。光通量的单位为“流明”。光通量通常用来表示，在理论上
5、其功率可用瓦特来度量，但因视觉对此尚与光色有关。所以度量单位采用，依标准光源及正常视另定之“流明”来度量光通量。符号：l m光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能数量。如想象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秒钟时间间隔内撞击曲面的粒子数成一定比例。引入视见函数V( ) 后，就可以研究光通量，它表示光源表面的客观辐射通量对人眼引起的视觉强度，以表示，它等于辐射通量与视见函数的乘积。在某一波长附近对于波长间隔为d的单色光来讲，其光通量为：光通量和辐射通量具有相同的量纲，在国际单位制中，辐射通量的单位为瓦，而光通量的单位为流明（l m）。1lm 到底是多少呢？一般
6、室内总光通量大约是多少？光源类型光通量（ l m）40W 钨丝灯50040W 荧光灯2000250W 卤钨灯7500200W 高压汞灯12000500W 氙灯25000光通量与辐射通量间关系实验测量和理论分析表明，波长为0.555 m 的单色辐射，1W 辐通量等于683 l m 的光通量。对于其它波长的单色光，1W 辐通量起的光刺激值都小于683 l m ( 即: 1 光瓦 =683 lm ) ，它们的数值关系就是光谱光视效率/ 视见函数。发光效率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。单位：每瓦流明（lm/w ）。用总光通量与电光源的耗电功率P 之比， 即光源所发出的总光
7、通量（流明、亮度）与该光源所消耗的电功率（瓦）的比值，称该电光源的发光效率。它是衡量电光源工作性能的重要指标。发光效率值越高，表明照明器材将电能转化为光能的能力越强。即在提供同等亮度的情况下，该照明器材的节能性越强；在同等功率下，该照明器材的照明性越强，即亮度越大。Luminous原意即为光亮，计量用luminance ，意为亮度，缩写为lm。发光效率单位为亮度/ 瓦，有时取Luminance的音译“流明”做流明 / 瓦。即: 表示电源每耗电1W 所发出光通量的流明数。电光源的发光效率都是不高的，这是因为输入光源的电功率不能全部转化为磁辐射通量，而电磁辐射通量中又只有一部分落在可见光区的缘故。
8、光源类型发光效率（ lm/W ）钨丝灯1020卤钨灯30荧光灯3060高压汞灯60 70发光强度发光强度是表征光源在一定方向范围内发出的光通量的空间分布的物理量，它可用点光源在单位立体角中发出的光通量的数值来量度光源在某一方向上的发光强度是光源在该方向单位立体角内所发出的光通量。发光强度表示 光通量的空间密度，用符号 I 表示，单位：坎德拉（cd）。坎德拉表示光源在1 球面度立体角内均匀发出1 lm 的光量，即 1 cd 1 lm/1Sr 1 ( 流明 / 球面度 )1 (lm/Sr) 。发光强度表示光通量的空间密度，用符号I 表示，单位：坎德拉（cd）。坎德拉表示光源在1 球面度立体角内均匀
9、发出1 lm 的光通量。即： 1 cd 1 lm/1Sr 1 (流明 /球面度 )1 (lm/Sr) 。可表达为：式中 d为光通量，单位:lm；d 是点光源在某一方向上所张的立体角元，单位:Sr。可以证明：因此：于是可以得出整个空间立体角为：如果 I 不随 和而变化（均匀发光体），则总光通量：一个光源发出频率为540 1012 Hz 的单色辐射， 若在给定方向的辐射强度为（1/683 ）W/sr ，则光源在该方向上的发光强度为1cd。见，发光强度为1cd 的点光源在单位立体角1sr 内发出的光通量为1l m，即： 1l m1cd sr发光强度的单位是坎德拉（cd），在国际单位制中，发光强度的单
10、位是国际单位制中七个基本单位之一，光度学中其它单位均为导单位。通常发光强度是空间角度的函数。LED 发光强度空间分布图光照度 / 光出射度照度是表征受照面被照明程度的物理量，它可用落在受照物体单位面积上的光通量数值来量度，照度是用来衡量被照表面受到光照程度的一个基本光度量，即被照表面光通量密度，如果照射在物体面元d 上的光通量为d，则照度E可表达为：照度的单位称为勒克斯（lx ） ， 勒克斯等于l lm 的光通量均匀分布在1m2的被照面上所产生的照度， 即: l (lx)( 勒克斯 ) l (lm /1 m2)明每平方米 ) 。对点光源（均匀发光体）来说d=Id ，I 与空间角无关，因而与点光
11、源距离为R、法矢量与光线成 角的平面上的照度：由此可见，点光源所造成的照度反比于光源到受照面的距离的平方，而正比于光束的轴线方向与受照面法线间夹角的余弦。一些实际情况下的光照度值(单位： lx)场景照度值无月夜地面上 310-4满月夜地面上0.2办公室工作时所必须的照度20 100晴朗的夏日在采光良好的室内100 500夏日太阳不直接照射的露天地面1,000 10,000夏日晴日中午太阳直射的露天地面80,000120,000例如 : 一发光强度为60cd 的点光源O 置于水平 -AB- 地板上方 4m 处，而一直径为3m 的圆形平面镜水平放置，平面镜的圆心位于点光源正上方4m 处，若光投射于
12、平面镜时，将80% 的光反射，则 : 光源斜下方6m 地板上 P 点处的照度是多少勒克斯(lx)。如图所示，平面镜在光源的镜象处形成一个附加的0.8 60cd 发光强度的镜象光源 O，但它仅照明地板的有限范围AB 。根据题意， P 点处的照度应为实际光源O 和镜象光源O的叠加，因此：于是得到：光亮度光亮度简称亮度，是与人眼视觉感受联系最直接的光度学参数。只有在发光体的线度远小光源到观察点距离，即发光体实际线度大小可以略去不计时，点光源才有意义。对于实际的扩展光源来说，应该把它的表面分成无数面元，同时分出这样的一个光束：它从某一面元dS 出发，包围在一个立体角d内，这光束的轴线与dS 的法线N
13、成一个角度。朗伯首先由实验发现对许多发光体（不是所有发光体）来说，在立体角d中发射出的光通量di正比于dS cosi的大小（朗伯定律），比例系数和发光面的性质有关，不随i角的不同而变。这个系数用 L 表示，称为光源的亮度，它是表征发光面发光强弱并与发光表面特性有关的物理量，可以用单位面积的光源表面在法线方向的单位立体角内传送出的光通量数值来量度。于是:因此：由上式可知，亮度的单位为l m (m2?sr)，称为尼提 (nit) 。通常扩展光源上每一面元的亮度 L 随方向而变。如果某扩展光源的发光强度I cos，即：其中 IN是 dS 法线方向的发光强度，Ii是任意角度i的发光强度。这类光源称为遵
14、从朗伯定律的光源，也叫余弦发光体或朗伯光源。显然：可见，朗伯光源的亮度与空间角度无关，或者说，朗伯光源从各个方向看都是一样亮的。光束投射到光滑的表面上时，会定向地反射出去；而投射到粗糙的表面上时，它将朝所有方向漫射。一个理想的漫射面，应是遵循朗伯定律的；也就是无论入射光从何方来， 沿各方向漫射光的发光强度总是与cos 成正比，因而亮度相同。涂了氧化镁的表面被照亮以后，或者从内部被照明的优质玻璃灯罩、积雪、白墙以及十分粗糙的白纸，都很接近理想的漫射体。这类物体称为朗伯反射体。CRT电视机屏幕、电影荧幕都是朗伯反射体，而液晶显示屏幕则不是。计算余弦发光体表面向2立体角空间发出的总光通量。Li为常数
15、，与角度无关，因此：关与亮度单位 : cd/m2(坎德拉每平方米) 或 cd/cm2( 坎德拉每平方厘米) ，前者为尼(nit) ，单位代号：尼提(nt) ； 后者为熙提 (stilb) ，单位代号：熙提(sb)尼提与熙提之间的换算关系为: 1 nt( 尼提 ) 1 cd/m2 10-4 sb( 熙提 )。一些实际光源亮度的近似值，单位: sb ( 熙提 )与人眼最小灵敏度相对应的物体10-10人眼能分辨出颜色的亮度10-4无月的夜空10-2距太阳 75角的晴朗天空0.15满月的表面0.25人眼能习惯的亮度0.3蜡烛光0.5煤油灯焰1.5阳光照射下的洁净表面3乙炔焰8钨丝白炽灯5001500普通碳弧的喷头口1500荧光灯管 1000 6000超高压球状汞灯120000在地面上看到的太阳150000在地球大所层外所看到的太阳190000太阳表面200000红色激光指示器2000000基本光学量的名称符号及关系式
