光的常用物理量

描述光的常用物理量有四个——光强、光通量、光照度、光亮度

光的常用物理量1

何谓光通量？

“光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能数量。流明 (lm) 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。”

黄色灯泡散发的各个角度的光的总和即为光通量（注意这是一个能量概念），它的单位是流明lm（lumen）。可以假想将此灯泡放在一个密闭的球体内然后点亮，那么这个球体的内表面所接受到的整体的光照能量，就是这个灯泡的光通量。衡量一个灯泡到底能发多少光是用流明的概念，一个流明越高的手电其所发散出来的光也就越多。

何谓发光强度？

(图)红色线条图示的是光强度（注意这是一个强度概念），是指光源在给定方向上的发光强度，它的单位是坎德拉cd(candela)。直白说发光强度是描述了光源到底有多亮，由于光也是一种能量，那么从一个特定角度，不同的光源发射过来的能量是不同的，我们就用光强来衡量这些不同。

例如我们点亮这个黄色灯泡，我们在一个水平的角度所能看到的就是这个灯泡的光强。光强的公式为I=F/Ω，其中F为光通量，单位是流明，Ω为立体角，单位为球面度（sr）,也就是说光通量在某个角度的平均数值。此概念与压强的概念相似，其描述的是一个强度概念。

何谓光照度？

光照度是描述落在某个表面上的光的总和，图1的surface承载的部分就是，它的`单位是勒克斯lx(Lux)，光照度可用照度计直接测量。被光均匀照射的物体，在1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，习称“烛光米”。

何谓光亮度？

光亮度是表示发光面明亮程度的（注意这里描述的是一个发光面的明亮程度，而不特指某光源），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（百度百科这句话实在绕口），单位是坎德拉/平方米。图1蓝色线条标示的就是光亮度。

此值倾向于描述观察者的感觉，例如各种显示屏、电视灯所标称的亮度就是这个数值，例如对于一块电脑显示屏，虽然各个角度的光通量、光强都是不同的，但看屏幕的观察者却感觉其亮度在180度以内是相差无几的。以下图示可以作为阐述：

何谓手电亮度？

理清这些乱七八糟的概念后，再回归手电，手电的亮度一般可以用上述的光照度和光通量两个指标来衡量。

光照度用照度计来测，而光通量则用流明计来测量。一般来说，光通量只跟光源发出的光的多少有关，而照度则是由光源发出的光的多少，聚焦效果，以及照射情况和距离等综合作用的最后结果。因此，即使光源一样的手电，如果聚焦效果不同，目标物上的照度也不同。

也正因为这点，常会有新入门的筒友会有这样的疑惑，为什么他的手电流明数没我的高，但是比我的还要亮！看到这里，您的疑问是否已经消除了呢？

光的常用物理量2

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①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）。

2、发光强度（luminous intensity）

定义：发光强度简称光强，是描述点光源发光强弱的一个基本物理量。以点光源在指定方向上的立体角元（单位立体角，或1球面度）内所发出的光通量来度量。

球面度是一个立体角，其顶点位于球心，而它在球面上所截取的弧面面积等于以球的半径为边长的正方形面积，当光源辐射是均匀时，则光强为l=F/Q，Q为立体角，单位为球面度（sr），F为光通量，单位是流明。即光强国际单位是坎德拉（candela，简写cd），即1cd=11m/1球面度。1cd即1000mcd。

3、光亮度（lightness/brightness）

定义：亮度是指发光体（反光体）表面发光（反光）强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源，在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比，定义为该光源单位的亮度，即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是尼特（nit），即坎德拉/平方米（cd/m2），

1nit=1cd/m2。

亮度是人对光的强度的感受。它是一个主观的量。与亮度不同的，由物理定义的客观的相应的量是光强。这两个量在一般的日常用语中往往被混淆。

4、光照度（illuminance）

光照度是表明物体被照明程度的.物理量。它与照明光源、被照表面及光源在空间的位置有关，大小与光源的光强和光线的入射角的余弦成正比，而与光源至被照物体表面的距离的平方成反比（用几何方法可简单证明，球体表面积S=4元r2）。下面给出其定义：

定义1：照射到物体表面一点处的面元上的光通量与该面元的面积的比值。

定义2：在光均匀照射时，物体单位面积上所接受的光通量。

光照度可用照度计直接测量，它的单位是勒克斯（lux或lx）。被光均匀照射的物体，在1m2上所得的光通量是1流明时，它的照度是1lux，即1lux=1lm/m?。

光照度另一个单位是烛光（foot candle，fe），它与lux有换算关系：1fc=10. 76lu显然勒克斯也即米烛光）。烛光是当长度以呗为单位时的照度单位；一平方叹面积上照射的光通量是1流明时可获得一职烛光的光照度。

可见，当光照不均匀时，被照物体表面各点处光照度是不同的；但通常所指为平均光照度。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，以增加这一方向被照面上的照度。例如摄像、摄影照明灯、手电筒和汽车前灯等都装有反光镜。

5、 光出射度（luminous exitance）

定义：指光源上每单位面积向半个空间（2n球面度）内发出的光通量。光源表面上某一微小面元ds向半个空间发出的光通量为do，则此面元的光出射度为：M=db/ds，M的单位为1m/m2，即lux。

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1m/m2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。