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1、光照强度单位由来及换算 (转载) (一) 照度是反映光照强度的一种单位其物理意义是照射到单位面积上的光通 量照度的单位是每平方米的流明(Lm)数也叫做勒克斯(Lux)1Lux=1Lm/平 方米上式中Lm 是光通量的单位其定义是纯铂在熔化温度(约 1770)时其 1/60 平方米的表面面积于 1 球面度的立体角内所辐射的光量。 为了对照度的量有一个感性的认识下面举一例进行计算一只 100W 的白 炽灯其发出的总光通量约为 1200Lm若假定该光通量均匀地分布在一半球面 上则距该光源 1m 和 5m 处的光照度值可分别按下列步骤求得半径为 1m 的半 球面积为 2 12=6.28 平方米距光源 1
2、m 处的光照度值为1200Lm/6.28 平方 米=191Lux 同理、半径为 5m 的半球面积为2 52=157 平方米距光源 5m 处的 光照度值为1200Lm/157 平方米=7.64Lux 可见从点光源发出的光照度是遵守平方反比律的。 1LUX 大约等于 1 烛光在 1 米距离的照度我们在摄像机参数规格中常见的 最低照度(MINIMUM.ILLUMINATION)表示该摄像机只需在所标示的 LUX 数值下 即能获取清晰的影像画面此数值越小越好说明 CCD 的灵敏度越高。同样条 件下黑白摄像机所需的照度远比尚须处理色彩浓度的彩色摄像机要低 10 倍。 (二) 光照强度单位 KLux 和
3、mol m-2 s-1 的换算关系随光源的不同而不同。在 白天的太阳光源下1KLux=18 mol m-2 s-1。 (三) 光照强度 PPF 简单地说是波长介于 400 纳米到 700 纳米之间的适宜光合作 用的光通量单位是 mol m-2s-1国内许多文献上光照强度的单位是用 lx 两种单位之间可以互换(仅限于荧光灯) 1000lx=12.5 mol m-2s-1 (四) 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。 1.烛光、国际烛光、坎德拉(candel
4、a)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。并且烛光、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 发光强度简称光强国际单位是 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
5、单位为球面度(sr),F 为光通量单位是流明对于点光源由 I=F/4。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。 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。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
6、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。光通量的单位是流明是英 文 lumen 的音译简写为 lm。绝对黑体在铂的凝固温度下从 5.305*10³ cm²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 1 六名。 一只 40W 的日光灯输出的光通量大约是 2100 流明。 4.光照度与勒克斯 光照度可用照度计直接测量。光照度的单位是勒克斯是英文 lux 的音译 也可写为 lx。被光均匀照射的物体在 1
7、 平方米面积上得到的光通量是 1 流明 时它的照度是 1 勒克斯。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。 流明是“光学亮度“的科学术语是指一个物体的视觉亮度。在外行人的术 语中它通常指的是“亮度“。亮度是用每平方米的烛光亮度(Cd/m2)或 nits 来 表示即蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度。在美国英制单位 Foot-lamberts(fL)也经常被使用。要将 fL 转换为 nits就是把 fL 的数字乘 以 3.426(即 1fL=3.426 nits)。 (1)光通量( )光源在
8、单位时间内向周围空间辐射出使人眼产生感觉的能 量称为光通量。用符号 表示实用单位为流明(lm)简称流。单位电功率 所发出的流明数(lm/w)称为发光效率。 (2)发光强度(I)光源在某一特定方向上单位立体角(球面度 sr)内辐射的光 通量称为光源在该方向上的发光强度简称光强用符号 I 表示单位为坎 德拉(cd)简称坎。 坎得拉是国际单位制的基本单位(旧称“烛光“俗称“支光“)。 1(cd)=1(lm)/1(sr)。 1 勒克斯相当于 1 平方米被照面上接收到的光通量为 1 流明时的照度。 自然光的照度在不同光线情况下为 晴天阳光直射地面照度约为 100000 lx 晴天背阴处照度约为 10000lx 晴天室内北窗附近照度约为 2000lx 晴天室内中央照度约为 200lx 晴天室内角落照度约为 20lx 阴天室外 50-500lx 阴天室内 5-50lx 月光(满月)2500lx 日光灯 5000lx 电视机荧光屏 100lx 阅读书刊时所需的照度 5060lx 在 40W 白炽灯下 1m 远处的照度约为 30lx 晴朗月夜照度约为 0.2lx 黑夜 0.001lx
