3、光度量及其单位
发光强度
– 单位——Candela，记作cd
光通量
– 光源单位时间内所辐射的光能，单位是流明 （lm），1lm是光强度为1cd的均匀点光源在 1sr 内发出的光通量。
（光）照度——照度只能在可见光区域。
– 指物体被照亮的程度，单位垂直面积所接受的光通 量来表示，单位为勒克斯(Lux,lx) 。1 勒克斯等于 1 lm的光通量均匀分布于 1m2 面积上的光照度。
积的摩尔量子流密度。 单位：1μmol/s*m2 =1μE/s*m2。 应用波长范围:400-700nm 。
3、光度量及其单位
光度量和辐射度量的定义及其方程是一一对 应的，都是波长的函数，一般加下标v和 e来 区分
如Ｑe，Φe，Ie，Me，Ee等 Ｑv，Φv，Iv，Lv, Mv，Ev等
所不同的只是光度量只适用于可见光区段 （0.40 ~ 0.78μm），而光辐射度量在整个电 磁波谱范围内都有意义。
名称 辐射能 辐射通量， 辐射功率 辐射强度
辐射亮度
辐射出射度
辐射照度
符号 Qe Φe
单位 焦耳 瓦特
符号 J W
Ｉe
瓦特／球面度
Wsr-1
Ｌe 瓦特／球面度平方米 Wm-2 sr-1
Ｍe
瓦特／平方米
Wm-2
Ｅe
瓦特／平方米
Wm-2
2、光合有效辐射（ PAR ）及其单位
量子流密度：单位时间到达或通过单位面
有
? 6.022 ? 1017 (R) ?
W 700
?
d?
（4-4）
400 hc / ?
由式（4-1） 与式（4-4）可得
? WT ? 6.022 ? 1017 (Rhc)
700
W 400 ?
d?
700
（4-5）
?400 ? W? d?
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因为Wλ 同时在分子分母中，可以用标准曲 线Nλ代替
? N?i? ? ? WT ? 6.022 ? 1017 (Rhc) i ?i N?i
A 光量子转换为辐射度单位
将量子传感器的输出单位由μmol/s·m2 （400~700nm）转换成辐射度单位 W/m2的过程非常复杂。 对于不同光源转换系数不同 必须知道辐射源的光谱分布曲线 1w/m2≈4.6 μmol/s·m 2
14
辐射度是Wλ在400~700nm波段的积分值
? WT ?
700
光质的作用：红光有利于糖的合成，蓝光有利
于蛋白质的合成。 光对动物生殖、体色变化、迁 徙、毛羽更换、生长发育有影响。 紫外光过强有 致死作用，波长 360nm即开始有杀菌作用。 200300nm 的辐射下，杀菌力强，能杀灭空气中、水 面和各种物体边面的微生物，这对于抑制自然界 6）
式中：△λ为所取区间长度； λ为各区间中
点处的波长；Nλi为位于区间中点波长的 标准辐射输出。
17
最后得：
? N?i
? WT ? 119.8(R)
i
?i N?i
i
(W ?m?2 )
（4-7）
式中R的单位为μmol/s·m2
根据方程（4-7）分成如下步骤计算：
1）将400~700nm波段分成i个长度都为△λ 的区间；
760
紫外线 可见光
红外线
8.7% 43.0%
48.3%
2000
波长（nm）
2500
3000
5
二、农业中常用光照术语
辐射量 光合作用有效辐射 光度量
1、辐射量及其单位
辐射能量 (Qe)
– 包括紫外辐射、可见光辐射和红外辐射的全部辐射能量。单位 J。
辐射通量 (Φe)
– 单位时间到达或通过某一面积的辐射能量。单位为 W。
g 射线
紫外线 可见光 X射线
红外线
无线电波
10-8
10-6
10-4
10-2
1
102
104
106
电磁波谱
太阳辐射 常温辐射 热射线
波长( mm )
4
2500 辐射能（W/m 2.mm）
2000 1500 1000
6000K黑体辐射 大气层外缘 地面
太阳辐射光谱
500
00
500
1000
1500
380
光周期
可见光§：0.138、～0.7辐6μm射机理及度量
太阳辐射：0.2～3μm（占太阳
一、辐射光能辐总射量9（9%电）磁辐射）
1常热、温射太物线阳体：辐的0.射1辐～能射10：：0μ太3m～阳10时0μ刻m 不断地向周围空间放射 出巨大的能量即太阳辐射能。
2、电磁波 3、电磁辐射：电磁波能量传递 4、电磁波谱
生物环境测试与数据分析
光环境检测
策划与制作人员： 王申丽
宗睿 邱恒清 刘同海
刘尚武 曹正茂 曾祥斐 徐微微
1 辐射机理及度量
2 传感器类型及测量原理
3 ZD照度传感器使用
4
传感器发展趋势
5
疑问
光照对农业生物的影响
主要表现在光强、光质、以及光照时间
光强的作用：生长发育、形态建构作用。典型
例子—植物黄化现象。
2）算出区间中点处的波长λi；
3）测算出每个区间中点处波长的标准辐射 Nλi；
? 4） N?i ；
5）求Nλi
? 6）求 ?i N?i ；
7）利用方程（4-7）求得WT
B 光子单位转换为光学度单位
将光子单位μmol/(s﹒m2)（400-700nm）转换 成光学度Ws的单位lx（400-700nm）的转换过 程除以下各步外与上相同。
400 W?
d?
给定波长处每秒发射的光子数
（4-1）
W?
（4-2）
因此400~700nmh波c 段/ ?范围内每秒发射的光
子数为
?700 W? d?
400 hc / ?
（4-3）
这个积分可由量子传感器测量，如果R是以
μmol/s·m2·1 μmol/s·m2≡6.022×1017光子
（s·m2）为单位的量子传感器的读数，则
常用光度学量的名称、符号与单位
名称 光量 光通量 发光强度 光亮度 光出射度 光照度（光强度）
符号 Qv Φv
Ｉv Ｌv Ｍv Ｅv
单位 流明秒 流明 坎德拉 坎每平方米 流每平方米 勒克司
符号 lm·s lm cd cd·m-2 lm·m-2 Lx
3、三度量间互算
根据以上三种计量单位中，辐照度、 照度、量子流密度与光谱能量分布密切相 关，它们之间并无固定关系。三者只有在 确定的光谱能量分布条件下（光谱分布已 知，且限于可见光谱区400-700nm）才有 确定关系。
辐射强度 (Ie)
– 点辐射源在单位时间内在单位立体角内所发出辐射通量，单位为 W/sr
辐射照度
– 辐照度（ Ee），单位面积上所接受的辐射通量。单位： W/m2。 – 光谱辐照度
辐射亮度 (Le)
– 单位面积的源辐射（散射）面发射（散射）的辐射强度。单位为 W/(m 2sr)
基本辐射度量的名称、符号和定义方程