什么光亮度和光照度？光亮度和光照度有什么區別？

什么光亮度？什么光照度？光亮度和光照度都是表示光能光通量的光學參數，其中光照度表示的是光通量的表面密度，即單位受光面上的光通量，而光亮度則是單位投影面上的光強。那么，光亮度和光照度有什么區別？本文對光亮度和光照度的定義及它們之間的區別做了介紹。

什么光亮度？

亮(liang)度(du)(du)(du)B是發(fa)光(guang)(guang)面(mian)(mian)的(de)(de)明亮(liang)程度(du)(du)(du)的(de)(de)度(du)(du)(du)量，決定(ding)于單(dan)位面(mian)(mian)積的(de)(de)光(guang)(guang)強(qiang)。光(guang)(guang)可(ke)以從(cong)(cong)一個面(mian)(mian)光(guang)(guang)源直接輻射，也可(ke)以由入射光(guang)(guang)照射下從(cong)(cong)單(dan)一表面(mian)(mian)反(fan)(fan)射出來(lai)或者是某光(guang)(guang)源經介質透射出來(lai)。從(cong)(cong)某一角(jiao)(jiao)度(du)(du)(du)α去看發(fa)光(guang)(guang)面(mian)(mian)S，如(ru)下圖所(suo)示，亮(liang)度(du)(du)(du)與(yu)該角(jiao)(jiao)度(du)(du)(du)的(de)(de)光(guang)(guang)強(qiang)Iα成(cheng)正比(bi)，與(yu)所(suo)見的(de)(de)面(mian)(mian)積Scosα成(cheng)反(fan)(fan)比(bi)。其(qi)亮(liang)度(du)(du)(du)定(ding)義為：β=Iα/lScosα。In為S發(fa)光(guang)(guang)面(mian)(mian)法線方(fang)向的(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)強(qiang)度(du)(du)(du)，Iα為S發(fa)光(guang)(guang)面(mian)(mian)在指定(ding)方(fang)向的(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)強(qiang)度(du)(du)(du)，α為該方(fang)向與(yu)法線的(de)(de)夾角(jiao)(jiao)。在任何方(fang)向看到的(de)(de)Iα越大(da)或Scosα越小，則亮(liang)度(du)(du)(du)B越大(da)，即明亮(liang)程度(du)(du)(du)越高，按(an)前述的(de)(de)理想漫射的(de)(de)面(mian)(mian)光(guang)(guang)源，即光(guang)(guang)強(qiang)按(an)余弦(xian)規律分布(bu)，則：

也就是(shi)說，理想漫射的(de)面光源的(de)亮度(du)余方向(xiang)角度(du)α 無關。亮度(du)的(de)單位(wei)是(shi)坎(kan)每平方米，cd/m2。

什么光照度？

照(zhao)射在單位面積上(shang)的(de)(de)光(guang)(guang)通量就是照(zhao)度(du)E，即E=Φ/S，單位為(wei)勒（lx），lx定(ding)義為(wei)在1m2的(de)(de)面積上(shang)照(zhao)有(you)(you)1lm的(de)(de)光(guang)(guang)通量。照(zhao)度(du)與(yu)成(cheng)像的(de)(de)好(hao)壞有(you)(you)很大關(guan)系，為(wei)了得(de)到(dao)良(liang)好(hao)的(de)(de)圖(tu)像，常用強(qiang)光(guang)(guang)來照(zhao)射。由于光(guang)(guang)強(qiang)I=Φ/Ω，而立體(ti)角Ω又和球半徑(jing)r有(you)(you)關(guan)，這樣照(zhao)度(du)E定(ding)義為(wei)：E=Φ/S=I/r2，即當光(guang)(guang)強(qiang)I一定(ding)時(shi)，照(zhao)度(du)與(yu)距(ju)離平方成(cheng)反比。光(guang)(guang)源為(wei)平行光(guang)(guang)束時(shi)，照(zhao)度(du)和距(ju)離無關(guan)。

光亮度和光照度的區別：

通俗(su)地(di)說，亮(liang)(liang)(liang)度(du)是物(wu)體(ti)(ti)表面明(ming)(ming)(ming)亮(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)程度(du)。對于(yu)發(fa)光(guang)(guang)(guang)體(ti)(ti)，亮(liang)(liang)(liang)度(du)表明(ming)(ming)(ming)了(le)它表面發(fa)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)本領，主要(yao)與(yu)它的(de)(de)(de)發(fa)光(guang)(guang)(guang)特性有(you)關；對于(yu)本身(shen)(shen)不發(fa)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)物(wu)體(ti)(ti)，它的(de)(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)度(du)不僅與(yu)照(zhao)(zhao)亮(liang)(liang)(liang)它的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)特性有(you)關，還與(yu)物(wu)體(ti)(ti)自身(shen)(shen)的(de)(de)(de)表面特性有(you)關。例如在同樣(yang)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線下，反(fan)射(she)率小的(de)(de)(de)黑絲(si)絨亮(liang)(liang)(liang)度(du)低，反(fan)射(she)率高(gao)的(de)(de)(de)白紙(zhi)亮(liang)(liang)(liang)度(du)高(gao)。照(zhao)(zhao)度(du)表明(ming)(ming)(ming)物(wu)體(ti)(ti)表面被光(guang)(guang)(guang)源照(zhao)(zhao)明(ming)(ming)(ming)的(de)(de)(de)程度(du)，即(ji)單位時間內(nei)投射(she)到物(wu)體(ti)(ti)單位表面上光(guang)(guang)(guang)能(neng)量的(de)(de)(de)多少。因此亮(liang)(liang)(liang)度(du)與(yu)照(zhao)(zhao)度(du)的(de)(de)(de)第一(yi)個重要(yao)區(qu)別是：亮(liang)(liang)(liang)度(du)與(yu)物(wu)體(ti)(ti)自身(shen)(shen)的(de)(de)(de)表面特性有(you)關。照(zhao)(zhao)度(du)僅由(you)光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)特性（強弱、遠近、投射(she)角）確定，與(yu)被照(zhao)(zhao)明(ming)(ming)(ming)物(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)表面特性無關。

亮度與照度的(de)第二個區別是方(fang)向(xiang)性。亮度是有方(fang)向(xiang)的(de)量，談論(lun)某(mou)點的(de)亮度還必須同(tong)(tong)(tong)時(shi)指明測(ce)試或(huo)觀察的(de)方(fang)向(xiang)。例如點亮的(de)手(shou)電(dian)筒從(cong)正面看比斜看亮得多，劣(lie)質的(de)黑板在教室(shi)的(de)某(mou)些位(wei)置會產生(sheng)強烈的(de)反(fan)光(guang)(guang)。照度是無(wu)方(fang)向(xiang)的(de)量，物體上某(mou)處(chu)(chu)的(de)照度是周圍環境投(tou)射(she)到該(gai)處(chu)(chu)所有光(guang)(guang)線(xian)之和，無(wu)論(lun)光(guang)(guang)線(xian)從(cong)何(he)方(fang)射(she)來，只(zhi)要投(tou)射(she)到物體上的(de)光(guang)(guang)能量相同(tong)(tong)(tong)，對照度的(de)影響(xiang)都相同(tong)(tong)(tong)。

光亮度和光照度測量儀器分別是什么？

測試亮(liang)(liang)(liang)度的(de)儀(yi)器叫亮(liang)(liang)(liang)度計。對于(yu)大多數(shu)本身不(bu)發光(guang)(guang)(guang)的(de)物體(ti)，它的(de)亮(liang)(liang)(liang)度實際是物體(ti)表面(mian)反射(she)光(guang)(guang)(guang)的(de)強(qiang)度。一般光(guang)(guang)(guang)源的(de)光(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)(liang)度不(bu)僅(jin)與測量方法有(you)關，而且與表面(mian)的(de)位置有(you)關。為了測量方便(bian)，常在(zai)發光(guang)(guang)(guang)面(mian)前加一光(guang)(guang)(guang)闌，以(yi)測定光(guang)(guang)(guang)闌所限制(zhi)部分的(de)發光(guang)(guang)(guang)面(mian)在(zai)水(shui)平方向的(de)光(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)(liang)度。如需(xu)要測定發光(guang)(guang)(guang)面(mian)其(qi)他部分的(de)光(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)(liang)度，可以(yi)改(gai)變光(guang)(guang)(guang)闌和探測器的(de)位置。

1.直(zhi)接(jie)測量(liang)光照度來確定(ding)光源的(de)亮度

如(ru)上(shang)圖所示，光(guang)源(yuan)面積(ji)為(wei)B，光(guang)闌(lan)離(li)光(guang)源(yuan)ab很近(jin)時(shi)，則光(guang)源(yuan)ab向探測(ce)器(qi)S發出的(de)光(guang)通量(liang)大(da)約(yue)等(deng)于在光(guang)闌(lan)處面積(ji)為(wei)B的(de)光(guang)源(yuan)向S發出的(de)光(guang)通量(liang)。如(ru)光(guang)闌(lan)孔(kong)的(de)尺寸比距離(li)r小很多，則s上(shang)的(de)照度為(wei)：E=LB/r2。

測(ce)出光照度E和距離r，光亮度L即可確(que)定為：L=Er2/B。

當光源為帶狀或線狀時（如鎢帶燈或直線鎢絲燈），光闌的(de)主要作用是限制(zhi)發光體的(de)高度，這時光源的(de)亮度由上圖可得：

式中，r1、r2分別為探測(ce)器(qi)S與(yu)(yu)光闌(lan)D以及探測(ce)器(qi)S與(yu)(yu)光源ab間的距離(li)；h為光闌(lan)的高度(du)；W為發光面(mian)的寬度(du)。

2.由光(guang)(guang)(guang)源成像(xiang)的光(guang)(guang)(guang)照(zhao)度(du)來確定光(guang)(guang)(guang)源亮度(du)

這種(zhong)方法可(ke)(ke)以用于測量(liang)不(bu)可(ke)(ke)接近的發光體（如高溫發光體）和光照度(du)很(hen)低的情(qing)況。

如上(shang)圖所示，若發光面(mian)積A1經過透(tou)(tou)鏡(jing)D成像(xiang)為面(mian)積A2。發光面(mian)及(ji)其(qi)像(xiang)與(yu)透(tou)(tou)鏡(jing)D的距(ju)離分別(bie)為r1和r2，S為透(tou)(tou)鏡(jing)D的面(mian)積，τ為透(tou)(tou)鏡(jing)的透(tou)(tou)射比(bi)。如果r1和r2比(bi)A1和A2的尺寸大很(hen)多，則發光面(mian)向透(tou)(tou)鏡(jing)D發射并透(tou)(tou)過D的光通(tong)量(liang)為：

像的照度為：

由透鏡的(de)成像關系得：

所以亮度為：

照度測量是(shi)最(zui)流(liu)行的(de)光度測量形(xing)式。一(yi)般(ban)都用物理(li)照度計(ji)，即(ji)用光電探測器代替人眼的(de)光電式照度計(ji)。

照度計的測量(liang)原理較(jiao)簡單，整(zheng)個探測器所接收的光通量(liang)除以探測器的面積，即為所測的照度，即E=Φ/A。

由于(yu)光(guang)(guang)電(dian)(dian)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)靈(ling)敏度(du)(du)分布不同于(yu)人眼的(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)光(guang)(guang)視效(xiao)率V（λ），故一(yi)般的(de)(de)照(zhao)度(du)(du)計(ji)在(zai)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)前都裝有V（λ）濾光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)。一(yi)個照(zhao)度(du)(du)計(ji)是由帶V（λ）濾光(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)光(guang)(guang)電(dian)(dian)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)及電(dian)(dian)子放大和讀數(shu)系統所組成。過(guo)去(qu)廣泛采(cai)用(yong)硒光(guang)(guang)電(dian)(dian)池為探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)，這是因為它(ta)的(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)靈(ling)敏度(du)(du)比其他探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)更接近(jin)人眼的(de)(de)光(guang)(guang)譜(pu)光(guang)(guang)視效(xiao)率V（λ）的(de)(de)緣(yuan)故。但由于(yu)硅(gui)光(guang)(guang)電(dian)(dian)元件(jian)的(de)(de)靈(ling)敏度(du)(du)、穩定性(xing)和壽命(ming)均較硒光(guang)(guang)電(dian)(dian)池為高(gao)，故近(jin)年來多(duo)采(cai)用(yong)硅(gui)光(guang)(guang)電(dian)(dian)池或(huo)硅(gui)光(guang)(guang)電(dian)(dian)二極管代替硒光(guang)(guang)電(dian)(dian)池作(zuo)照(zhao)度(du)(du)計(ji)的(de)(de)探(tan)測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)件(jian)。

由(you)于(yu)光(guang)電(dian)探測器所(suo)產生的(de)光(guang)電(dian)流正(zheng)比于(yu)所(suo)接(jie)收的(de)光(guang)通量，測量時須將(jiang)照度(du)計(ji)的(de)光(guang)敏表面與被測照度(du)的(de)表面重合，并盡(jin)量垂直于(yu)光(guang)的(de)照射(she)方向。所(suo)以讀數系統可直接(jie)指示出所(suo)測的(de)照度(du)值。

一般照度(du)(du)(du)計(ji)的測量(liang)精度(du)(du)(du)為10%左右，高精度(du)(du)(du)的照度(du)(du)(du)計(ji)可(ke)達3%～4%。