光的常用物理量

描述光的常用物理量有四個——光強、光通量、光照度、光亮度

光的常用物理量1

何謂光通量？

“光通量是每單位時間到達、離開或通過曲面的光能數量。流明 (lm) 是國際單位體系 (SI) 和美國單位體系 (AS) 的光通量單位。如果您想將光作為穿越空間的粒子（光子），那麼到達曲面的光束的光通量與1 秒鐘時間間隔內撞擊曲面的粒子數成一定比例。”

黃色燈泡散發的各個角度的光的總和即為光通量（注意這是一個能量概念），它的單位是流明lm（lumen）。可以假想將此燈泡放在一個密閉的球體內然後點亮，那麼這個球體的內表面所接受到的整體的光照能量，就是這個燈泡的光通量。衡量一個燈泡到底能發多少光是用流明的概念，一個流明越高的手電其所發散出來的光也就越多。

何謂發光強度？

(圖)紅色線條圖示的是光強度（注意這是一個強度概念），是指光源在給定方向上的發光強度，它的單位是坎德拉cd(candela)。直白説發光強度是描述了光源到底有多亮，由於光也是一種能量，那麼從一個特定角度，不同的光源發射過來的能量是不同的，我們就用光強來衡量這些不同。

例如我們點亮這個黃色燈泡，我們在一個水平的角度所能看到的就是這個燈泡的光強。光強的公式為I=F/Ω，其中F為光通量，單位是流明，Ω為立體角，單位為球面度（sr）,也就是説光通量在某個角度的平均數值。此概念與壓強的概念相似，其描述的是一個強度概念。

何謂光照度？

光照度是描述落在某個表面上的光的總和，圖1的surface承載的部分就是，它的`單位是勒克斯lx(Lux)，光照度可用照度計直接測量。被光均勻照射的物體，在1平方米麪積上得到的光通量是1流明時，它的照度是1勒克斯，習稱“燭光米”。

何謂光亮度？

光亮度是表示發光面明亮程度的（注意這裏描述的是一個發光面的明亮程度，而不特指某光源），指發光表面在指定方向的發光強度與垂直且指定方向的發光面的面積之比（百度百科這句話實在繞口），單位是坎德拉/平方米。圖1藍色線條標示的就是光亮度。

此值傾向於描述觀察者的感覺，例如各種顯示屏、電視燈所標稱的亮度就是這個數值，例如對於一塊電腦顯示屏，雖然各個角度的光通量、光強都是不同的，但看屏幕的觀察者卻感覺其亮度在180度以內是相差無幾的。以下圖示可以作為闡述：

何謂手電亮度？

理清這些亂七八糟的概念後，再回歸手電，手電的亮度一般可以用上述的光照度和光通量兩個指標來衡量。

光照度用照度計來測，而光通量則用流明計來測量。一般來説，光通量只跟光源發出的光的多少有關，而照度則是由光源發出的光的多少，聚焦效果，以及照射情況和距離等綜合作用的最後結果。因此，即使光源一樣的手電，如果聚焦效果不同，目標物上的照度也不同。

也正因為這點，常會有新入門的筒友會有這樣的疑惑，為什麼他的手電流明數沒我的高，但是比我的還要亮！看到這裏，您的疑問是否已經消除了呢？

光的常用物理量2

1、光通量（luminous flux）

定義1：由發光體發出的光能，在單位時間內到達、離開或通過某一截面的光能數量，叫光通量，通常用①來表示。

定義2：光通量是光源的輻射能通量對人眼所引起視覺的物理量。即單位時間內某一波段內的輻射能量與該波段的相對視敏率的乘積。

人眼對不同波段光的敏感程度與光的顏色有關，在整個可見光範圍內敏感程度並不是均勻的。可以用相對敏感函數曲線進行描述。人眼對於波長X=555nm的光線最為敏感，我們定義這時的相對視敏率Vs（555）=1。當X為其它值時，Vs（X）均小於1。如果對於某一波長X的單色光，其輻射功率為P（X），相對視敏函數為Vs（X），則可以定義光通量為Y（X）=P（X）*Vs（X）。

2、發光強度（luminous intensity）

定義：發光強度簡稱光強，是描述點光源發光強弱的一個基本物理量。以點光源在指定方向上的立體角元（單位立體角，或1球面度）內所發出的光通量來度量。

球面度是一個立體角，其頂點位於球心，而它在球面上所截取的弧面面積等於以球的半徑為邊長的正方形面積，當光源輻射是均勻時，則光強為l=F/Q，Q為立體角，單位為球面度（sr），F為光通量，單位是流明。即光強國際單位是坎德拉（candela，簡寫cd），即1cd=11m/1球面度。1cd即1000mcd。

3、光亮度（lightness/brightness）

定義：亮度是指發光體（反光體）表面發光（反光）強弱的物理量。人眼從一個方向觀察光源，在這個方向上的光強與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發光強度。亮度的單位是尼特（nit），即坎德拉/平方米（cd/m2），

1nit=1cd/m2。

亮度是人對光的強度的感受。它是一個主觀的量。與亮度不同的，由物理定義的客觀的相應的量是光強。這兩個量在一般的日常用語中往往被混淆。

4、光照度（illuminance）

光照度是表明物體被照明程度的.物理量。它與照明光源、被照表面及光源在空間的位置有關，大小與光源的光強和光線的入射角的餘弦成正比，而與光源至被照物體表面的距離的平方成反比（用幾何方法可簡單證明，球體表面積S=4元r2）。下面給出其定義：

定義1：照射到物體表面一點處的面元上的光通量與該面元的面積的比值。

定義2：在光均勻照射時，物體單位面積上所接受的光通量。

光照度可用照度計直接測量，它的單位是勒克斯（lux或lx）。被光均勻照射的物體，在1m2上所得的光通量是1流明時，它的照度是1lux，即1lux=1lm/m?。

光照度另一個單位是燭光（foot candle，fe），它與lux有換算關係：1fc=10. 76lu顯然勒克斯也即米燭光）。燭光是當長度以唄為單位時的照度單位；一平方歎面積上照射的光通量是1流明時可獲得一職燭光的光照度。

可見，當光照不均勻時，被照物體表面各點處光照度是不同的；但通常所指為平均光照度。有時為了充分利用光源，常在光源上附加一個反射裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以增加這一方向被照面上的照度。例如攝像、攝影照明燈、手電筒和汽車前燈等都裝有反光鏡。

5、 光出射度（luminous exitance）

定義：指光源上每單位面積向半個空間（2n球面度）內發出的光通量。光源表面上某一微小面元ds向半個空間發出的光通量為do，則此面元的光出射度為：M=db/ds，M的單位為1m/m2，即lux。

光出射度是表徵光源自身性質的一個物理量。光源的光通量除以光源的面積就得到光源的光出射度值。光出射度用1m/m2表示，但與照度測試和lux不同，光出射度中的面積是指光源的面積，而不是被照射的面積。平板發射會測試該值。