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光度学 编辑
光度学是1760年由朗伯建立的,且定义了光通量、发光强度、照度、亮度等主要光学光度学参量,并用数学阐明了它们之间的关系和光度学几个重要定律,如照度的叠加性定律、距离平方比定律、照度的余弦定律等,这些定律一直沿用,实践已证明是正确的。 在可见光波段内,考虑到人眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学。
中文名:光度学
外文名:luminosity
建立时间:1760年
建立人:朗伯
性质:学科
光度学通常引进下述物理量来进行描述:
辐射通量以光谱光视函数V(λ)(即视见函数,见可见光)为权重因子的对应量。设波长(频率)为λ(f)的光的辐射通量为Φe(λ)。对应的光通量为
Φv(λ)=KmV(λ)Φe(λ)
式中Km为比例系数,是波长为550nm的光谱光视效能,也叫最大光谱光视效能,由Φe和Φv的单位决定。
光通量的SI单位为lm(流明),Km=683lm/W(流明/瓦)。复色光的光通量需对所有频率的光通量求和。
1流明lm是发光强度为1cd的均匀点光源在1球面度立体角内发射的光通量。
式中dS为面光源上的面积元,θ为面元法线与观察方向间的夹角,div是面元在观察方向的发光强度。光亮度的SI单位为坎德拉/米2。光亮度的其他常用单位有nit(尼特)和fl(朗伯),
1nit=1cd/m2,1fl=3.426nit=3.426cd/m2。
光亮度一般随观察方向而变,若一辐射体的光亮度是与方向无关的常量,则其发光强度与cosθ成正比,此规律称为朗伯定律,这种辐射体称为朗伯辐射体或余弦辐射体。黑体是理想的余弦辐射体。
单位受照面积上接收到的光通量,单位为lm/㎡ ,称勒克斯(lx)。
发光强度为1lm的点光源在离光源的距离为r处的照度为:Ev=(Iv/r2)cosi,式中i为光沿r方向射到受照面时的入射角(与表面法线夹角)。入射光垂直入射时,cosi=0,Ev=Iv/r2 ,此即光照度的平方反比律。
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lm/㎡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。
漫反射面受光照后,其光出射度与光照度成正比,比例系数小于1,称漫反射系数。
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