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光的物理度量光譜光效率事實(shí)證明在同樣的環(huán)境條件下(指環(huán)境的明亮或昏暗狀況),人們對物體發(fā)射或接受的輻射能量相同,但波長不同的光,視覺效果是很不相同的。為了描述人們對不同波長的光具有不同的視覺效果,引入了光譜光效率的概念。光譜光效率是波長的函數(shù),其最大值為1,發(fā)生在人們具有最大視覺效果的波長處,偏離該波長時(shí),光譜光效率將小于1。由于光譜光效率反映的是人的視覺效果,各人存在差異,并且人的視覺效果還與環(huán)境的明亮程度有關(guān),國際照明委員會CIE根據(jù)各國測試和研究的結(jié)果,提出了CIE光度標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜光效率(即標(biāo)準(zhǔn)眼睛的光譜光效率),并分為在明亮條件下獲得的明視覺光譜光效率和昏暗條件下獲得的暗視覺光譜光效率,如REF_Ref7738\h圖1所示。圖1CIE光度標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜光效率光通量光通量(luminousflux)是按照國際約定,基于人眼視覺特性評價(jià)的輻射能通量(輻射功率),即光源單位時(shí)間內(nèi)所放射出光能量的速率或光的流動速率(flowrate),是衡量光源發(fā)光的能力的基本物理量。光通量和輻射通量所描述的是同一個(gè)物理概念,只是輻射通量是從純物理的角度來度量光,而光通量是通過人的眼睛來描述光。根據(jù)這一定義,光通量可以由輻射通量及光譜光效率的函數(shù)導(dǎo)出 ?v=Km0∞Φ?式中?v——光通量,?e,λ——波長為λ的單色輻射能通量Vλ——CIEKm——最大光譜光視效能,lm/W光視效能K是描述光和輻射之間關(guān)系的量,它是與單位輻射通量相當(dāng)?shù)墓馔俊5?,K值是隨光的波長而變化的,且在某一波長處存在最大值。K(λ)的最大值Km在λ=555nm處,根據(jù)一些國家權(quán)威實(shí)驗(yàn)室的測量結(jié)果,國際光度學(xué)和輻射度學(xué)咨詢委員會規(guī)定:Km=683lm/W。REF_Ref21577\h式(1)中的積分上下限分別為∞和0、實(shí)際上當(dāng)波長小于380nm和大于780nm時(shí),光譜光效率近似為零,因此即使把上下限換成780nm和380nm,其結(jié)果也將相同。光通量的單位是流明(lumen),符號是lm。1流明是發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉(candela或candle)的均勻點(diǎn)光源在1球面度立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。在照明工程中,光通量是說明光源發(fā)光能力的基本量。例如,一只40W白熾燈發(fā)射的光通量為350lm而一只40W熒光燈發(fā)射的光通量為2100lm,熒光燈發(fā)光能力更強(qiáng),實(shí)現(xiàn)相同的光通量,所需功率更小,更節(jié)能。照度照度(Luminance)是受照平面上接受的光通量的面密度,即照度是用來表征被照面上接受光的強(qiáng)弱。若照射到表面的一點(diǎn)面元上的光通量為d?,該面元的面積聚dA、則 E=d?dA 照度的單位是勒克斯(lux),符號是lx。1lx等于1lm的光通量均勻地分布在1m2的表面上產(chǎn)生的照度,即1lx=1lm/m2。夏季中午日光下,地平面上照度可達(dá)105勒克斯而月光下的照度只有幾個(gè)勒克斯。照度可直接相加,如某個(gè)點(diǎn)被多個(gè)光源照射,每個(gè)光源對該點(diǎn)的照度為Ei,則該點(diǎn)的總照度E為 E=i=1nE照度單位除了勒克斯lx外,還有輻透ph、英尺燭光fc等,各單位之間的換算關(guān)系如下:1lx=104ph=10.764fc發(fā)光強(qiáng)度點(diǎn)光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度(luminousintensity,candlepower),是光源在這一方向上的立體角內(nèi)發(fā)射的光通量與該立體角之商,符號為I,即 I=d?dΩ 式中I——發(fā)光強(qiáng)度,單位是坎德拉,cd;Ω——立體角,單位是球面度,sr。發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉,在數(shù)量上1坎德拉等于1流明每球面度(1cd=1lm/sr)。坎德拉是我國法定單位制與國際SI制的基本單位之一,其他光度量單位都是由坎德拉導(dǎo)出的。1979年10月第10屆國際計(jì)量大會通過的坎德拉定義如下:一個(gè)光源發(fā)出頻率為540×1012Hz的單色輻射,若在一定方向上的輻射強(qiáng)度為1683W/sr,則光源在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1cd。發(fā)光強(qiáng)度常用于說明光源發(fā)出的光通量在空間各方向或在選定方向上的分布密度。例如,一只40W白熾燈泡發(fā)出350lm光通量,裸燈泡的平均發(fā)光強(qiáng)度為350/4π=28cd;在裸燈泡上面裝一盞白色搪瓷平盤燈罩,燈的正下方發(fā)光強(qiáng)度能提高到70~80cd光亮度光源或受照物體反射的光線進(jìn)入眼睛后在視網(wǎng)膜上成像,使人們能識別它的形狀和明暗。視覺上的明暗知覺取決于進(jìn)入眼睛的光通量在視網(wǎng)膜物像上的密度——物像的照度。決定物體的明暗的兩個(gè)因素:一是物體(光源或受照體)在指定方向上的投影面積,這決定物象的大?。欢俏矬w在該方向的發(fā)光強(qiáng)度,這決定物象上的光通量密度。光亮度(簡稱亮度)則是描述該現(xiàn)象的光度量。光亮度是表征發(fā)光面發(fā)光強(qiáng)弱的物理量,光亮度是一單元表面在某一方向上的光強(qiáng)密度。它等于該方向上的發(fā)光強(qiáng)度與此面元在這個(gè)方向上的投影面積之商: L=dIdA?cosθ式中L——光亮度,公制單位是坎德拉每平方米,cd/m2。一個(gè)物體,不同方向的光亮度往往不同。REF_Ref22047\h式(5)定義的光亮度是一個(gè)物理量,它
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