光度、照度、發光強度、光強、亮度等以及他們的單位(lm,W/m2,cd,標燭等)如何區分並記憶?

如題,就這些描述「有多亮」的參數,已經暈了。 貌似有些還和視覺參數有關。

還有就是好像天文學裡的光度指的是恆星輻射總功率,別的領域定義還不同。


照度學和光度學的區別,我學過,有空慢慢寫(?ò ? ó?)

簡單來說,照度學是研究真正的物理的光的,定義了很多光的物理量

光度學是研究人眼的,定義的物理量和照度學裡很像,不過都要過個視覺函數

有空慢慢寫吧(?ò ? ó?)

#=======其實我沒空我還有700多頁的概率論沒有看但是大家等了好久了於是我決定讓我導師等等我以滿足大家的需要=====#

  • 輻射度學

輻射度學是一門研究電磁輻射能測量的科學與技術。它是用能量單位描述光輻射能的客觀物理量,適用於整個電磁波段

輻射度學建立在幾何光學的基礎上,即輻射以直線傳播,還沒有干涉衍射啥的東西。

輻射度學的基本物理量:

輻射能Q_e:就是發射出的能量,單位是焦耳。

輻射通量Phi _e=frac{mathrm{d}Q_e}{mathrm{d}t},輻射能對時間求個導= =

以上兩個是很基本的物理量了,往下會出現一些你們想知道的。

輻射強度I_e=frac{mathrm{d}Phi _e}{mathrm{d}Omega},即在給定傳輸方向上,由一個點光源發出的單位立體角內的輻射通量哦。單位是瓦每立體角。

然後愛思考的同學就問了,老師:什麼是點源?

測光輻射的距離大於輻射源最大尺寸15倍,就可以把輻射源當成點源,此為15倍規則。

輻亮度L_e=frac{mathrm{d}^2Phi_e}{mathrm{d}omegamathrm{d}Acos	heta}=frac{mathrm{d}I_e}{mathrm{d}Acos 	heta},定義為輻射表面 垂直其輻射傳輸方向上 單位表面積 單位立體角內發出的輻射通量= =看下圖

輻射出射度M_e=frac{mathrm{d}Phi_e}{mathrm{d}A}:離開光源表面單位面積內的輻射通量。其中mathrm{d}Phi_e是輻射源在各方向上(半空間立體角)所發出的總的輻射通量。

輻照度:E_e=frac{mathrm{d}Phi_e}{mathrm{d}A}單位面積接收到的輻射通量。

輻射出射度和輻照度的區別就是,一個是光源表面的,一個是照亮的地方。

一下子說了六個物理量,列個表防止大家暈掉= =

回答幾個問題啊233

普朗克定律寫的是啥啊?是輻射出射度溫度的關係!一下就高大上了= =

漫反射的東西是什麼意思?是在各種方向上輻亮度都一樣的反射面。

老念叨的距離平方反比律是什麼與距離平方反比?是輻照度與距離平方成反比#============輻射度學講完了==========#

#=====下面進入光度學========#

  • 光度學

光度學與輻射度濱區別就是,光度學只限於可見光範圍內(380nm-780nm),並以人眼的視覺特性為基礎。

到底什麼是人眼的視覺特性呢?就是「眼前的黑不是黑 你說的白是什麼白」,人眼看到的亮,不一定真的亮,要用輻射通量乘上視覺函數才可以。

先介紹人眼的響應吧

光譜光效能Kleft( lambda 
ight) =frac{Phi_v left( lambda 
ight) }{Phi_eleft( lambda 
ight) },表示在某一波長上每一瓦輻射通量可以產生多少流明的光通量

Phi_eleft( lambda 
ight)即為上文所說的輻射通量,是真實的亮度,單位是瓦特;

Phi_v left( lambda 
ight)光通量,即人眼感覺到的假的亮度,單位是流明。

流明出現了啊!

光譜光效度(視覺函數)Vleft( lambda 
ight) =frac{Kleft( lambda 
ight) }{K_{mathrm{max}}},就是歸一化的光譜光效能。

經測量,視覺函數長這個樣子,兩條線是因為人眼分明視覺和暗視覺兩種響應。

題目出問的東西終於出來了!!!!

「光度、照度、發光強度、光強、亮度等以及他們的單位(lm,W/m2,cd,標燭等)如何區分並記憶?」

照度在表最下面,發光強度是表第四行,亮度是表第五行,單位自己看2333

以上六個物理量,和輻射度學的六個物理量一一對應,不過所有的Phi_e都用Phi_v=K_{mathrm{max}}cdot V cdotPhi_e代替了,誰讓你們人類的眼睛在不同波長處看的亮度不一樣呢。。

流明是光通量的單位,坎德拉(七個基本單位之一)是發光強度的單位,勒克斯是照度的單位。

一坎德拉的定義是在給定方向上光源發出頻率為540	imes10^{12}mathrm{Hz}的單色輻射,且在此方向上的輻射強度為1/683~mathrm{W/sr}。sr是立體角啦。

呵呵= =

我們出道題來算算東西,以區分輻射度學和光度學吧。

假定一束功率為P=1 mW的氦氖激光,波長lambda=633~mathrm{nm},光束的截面積A=1平方毫米,光束的發散角omega=1	imes10^{-3}~mathrm{sr},求輻亮度和亮度。

以上需要微分的物理量都很小,所以公式中的d可以省略了。

輻亮度L_e=frac{Phi_e}{omega A cos 	heta}=frac{1~mathrm{mW}}{1	imes10^{-3}~mathrm{sr}cdot1~mathrm{mm^2} cdot cos 0^{circ}}=10^6~mathrm{W/sr/m^2}

亮度呢,要過視覺函數

L_v=frac{Phi_ecdot K_{mathrm{max}}cdot V(lambda)}{omega A cos 	heta}=frac{1~mathrm{mW}cdot683~mathrm{lm/W}cdot0.235}{1	imes10^{-3}~mathrm{sr}cdot1~mathrm{mm^2} cdot cos 0^{circ}}=10^6~mathrm{W/sr/m^2}=1.6	imes10^8~mathrm{cd/m^2}

其中Vleft( 633~mathrm{nm} 
ight) =0.235

K_{mathrm{max}}=683~mathrm{lm/W}

#=====視覺函數的測量===============#

逐級比較法:把視場分成左右兩個部分,左邊的視場中的光波長為lambda_1,輻射通量為Phi_1,右邊的視場中的波長為lambda_2=lambda_1+mathrm{d}lambda,輻射通量為Phi_2。調整輻射能量讓兩邊視場的亮度相等,此時就有Vleft( lambda_1 
ight) Phi_1=Vleft( lambda_2 
ight) Phi_2。一點一點挪動波長的值,就可以得出Vleft( lambda 
ight) 了。


我強答一發吧

感覺文字不好記憶,

這是我簡單用PS調整了一下的圖片

圖片來源於大神@章佳傑 的專欄

傳送門 : https://zhuanlan.zhihu.com/p/24048647


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