与辐射度量体系不同，在光度单位体系中，被选作 基本单位的不是光量或光通量，而是发光强度，其单 位是坎德拉。坎德拉不仅是光度体系的基本单位，而 且也是国际单位制（SI）的七个基本单位之一。
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一 光谱光视效能和光谱光视效率
光视效能：光视效能描述某一波长的单色光辐射通量 可以产生多少相应的单色光通量。
同一波长下测得的光通量与辐射通量的比之，即
K
v e
单位：流明/瓦特（lm/W）
通过对标准光度观察者的实验测定，在辐射频率 5401012Hz（波长555nm）处，K有最大值，其数 值为Km=683lm/W。
单色光视效率是K用Km归一化的结果，定义为
V
K Km
1 Km
v e
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1.0
大学物理
1
大学物理
2
§12-1 辐射度学的基本物理量 §12-2 光度学的基本物理量 §12-3 照度定律
大学物理
3
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辐射度学与光度学
辐射度学(Radiometry )是研究电磁辐射能测量的一 门科学. 辐射度量是用能量单位描述光辐射能的客观物理量.
光度学(Photometry )是研究光度测量的一门科学.
辐射照度 Ee Ee=de/dA W/m2 (光)照度 Ev Ev=dv/dA lx
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§12-3 照度定律
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一 余弦定律
１.朗伯定律
在θ方向上：
Ee
de dS
S
d
de
n
dS dS
在法线方向上：Ee

de dS
dS dS cos
如果发光面或漫射面的亮度不随方向而改变，则有:
Ee Ee cos
光度量是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺 激大小的度量.
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光辐射
以电磁波形式或粒子（光子）形式传播的能量， 它们可以用光学元件反射、成像或色散，这种能量 及其传播过程称为光辐射。一般认为其波长在 10nm ~ 1mm，或频率在31016Hz~31011Hz范围内。 一般按辐射波长及人眼的生理视觉效应将光辐射分 成三部分：紫外辐射、可见光和红外辐射。一般在 可见到紫外波段波长用nm、在红外波段波长用m 表示。波数的单位习惯用cm-1。
余弦辐射体的辐射出射度
Me
de dA
Le0
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六 辐射照度
在辐射接收面上的辐照度定义为照射在面元 dA上的辐射通量与该面元的面积之比。
单位：瓦特每平方米（W/m2）
Ee
dΦe dA
不要把辐照度Ee与辐出度Me混淆起来。虽然两者单位 相同，但定义不一样。辐照度是从物体表面接收辐射通 量的角度来定义的，辐出度是从面光源表面发射辐射的 角度来定义的
W 光通量 v v=Iv d lm
辐射出射度 Me Me=dedS W/m2 光出射度 Mv Mv=dv/dS lm/m2
辐射强度 Ie Ie=de/d W/sr 发光强度 Iv
Iv=dv/d
cd
辐射亮度 Le Le=dIe/(dScos) W/m2·sr (光)亮度 Lv Lv=dIv/(dScos) cd/m2
物理量符号标角标“e”表示辐射度物理量， 角标“v”表示光度物理量。
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§12-1 辐射度学的基本物理量
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一 辐射能
辐射能是以辐射形式发射或传输的电磁波（主 要指紫外、可见光和红外辐射）能量。
当辐射能被其它物质吸收时，可以转变为其它 形式的能量，如热能、电能等。
单位：焦耳J
Qe h
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二 辐射通量
辐射通量e又称为辐射功率，是指以辐射形
式发射、传播或接收的功率。
单位时间内流过的辐射能量。
单位：瓦特 W
e
dQe dt
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三 辐射出射度
辐射出射度Me是用来反映物体辐射能力的物理量。
辐射体单位面积向半球面空间发射的辐射通量。
单位：瓦特每平方米（W/m2）
Me
dΦe dA
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辐射度单位和光度单位两套不同的体系。 辐射度单位体系中，辐通量（又称为辐射功率）或 者辐射能是基本量，是只与辐射客体有关的量。其基 本单位是瓦特（W）或者焦耳（J）。辐射度学适用于 整个电磁波段。 光度单位体系是一套反映视觉亮暗特性的光辐射计 量单位，被选作基本量的不是光通量而是发光强度， 其基本单位是坎德拉。光度学只适用于可见光波段。
0.8
V'
V
0.6
光视 效 率
0.4
0.2
0.0 400
500
600
700
波 长 (nm)
800
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二 常用辐度量和光度量之间的对应关系
辐射度物理量
对应的光度量
物理量名称 符号 定义或定义式
单位
物理量名 称
符号
定义或定义式
单位
辐射能 Qe
J
光量 Qv
Qv=v dt lm·s
辐射通量 e e＝dQe/dt
2. 朗伯光源
遵从朗伯定律的光源称为朗伯光源． 只有绝对黑体才是朗伯光源
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余弦定律同理可用于光照度上
n
Ev
dv dS
dv
dS / cos
dS
dS
Ev cos
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二 平方反比定律
面积元dS对点光源所张的立体角 S d
d
dS
cos
r2
d内的光通量
dv
Ivd
IvdS cos
r2
面光源A向的半球面空间发射的总辐射通量
e M edA
A
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四 辐射强度
点辐射源在给定方向上发射的在单位立体角内 的辐射通量。
单位：瓦特·球面度-1（W·sr-1）
S
de
Ie
dΦe d
d
点光源在有限立体角Ω内 发射的辐通量
e Ied
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五 辐射亮度
面辐射源在某一给定方向上的辐射通量。
de
n
dS dS
单位：瓦特/球面度·米2（W/sr·m2）。
d
d
dS S
Le
dI e
dA cos
d 2Φe
ddA cos
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有些辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足
dI e dI e0 cos 余弦辐射体或朗伯体
沿其法线方向的辐射强度
余弦辐射体的辐射亮度
Le
dI e 0 dA
Le 0
可见:余弦辐射体的辐射亮度是均匀的，与方向角 无关。
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七 光谱辐射度量
单位波长间隔内对应的辐射度量，称为光谱辐 射度量，也叫辐射量的光谱密度，是辐射量波长的 变化率。
光谱辐射度量与辐射度量之间满足
Xe ()
dX e
d
Xe 0 Xe()d
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§12-2 光度学的基本物理量
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光度量
光度单位体系是一套反映视觉亮暗特性的光辐射计 量单位，在光频区域光度学的物理量可以用 与辐度学的基本物理量对应的来表示，其定义完全一 一对应。