光亮度和光照度是一回事嗎？光亮度和光照度怎么測？

什么(me)(me)是(shi)光(guang)(guang)亮度(du)(du)(du)(du)(du)(du)？什么(me)(me)是(shi)光(guang)(guang)照度(du)(du)(du)(du)(du)(du)？光(guang)(guang)亮度(du)(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)光(guang)(guang)源在垂直其(qi)輻射傳(chuan)輸方向上(shang)單(dan)(dan)位(wei)面(mian)積單(dan)(dan)位(wei)立體角內發出(chu)的(de)(de)光(guang)(guang)通量，其(qi)單(dan)(dan)位(wei)為(wei)cd/m2。光(guang)(guang)照度(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)定義是(shi)單(dan)(dan)位(wei)面(mian)元上(shang)光(guang)(guang)源照射的(de)(de)光(guang)(guang)通量，其(qi)單(dan)(dan)位(wei)為(wei)lx（勒(le)克斯）。光(guang)(guang)亮度(du)(du)(du)(du)(du)(du)和(he)光(guang)(guang)照度(du)(du)(du)(du)(du)(du)都是(shi)表示光(guang)(guang)能光(guang)(guang)通量的(de)(de)光(guang)(guang)學(xue)參數，那么(me)(me)光(guang)(guang)亮度(du)(du)(du)(du)(du)(du)和(he)光(guang)(guang)照度(du)(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)一(yi)回事嗎(ma)？光(guang)(guang)亮度(du)(du)(du)(du)(du)(du)和(he)光(guang)(guang)照度(du)(du)(du)(du)(du)(du)怎么(me)(me)測？本(ben)文為(wei)大家作了介紹。

什么是光亮度？

光亮(liang)度表(biao)示每單位(wei)面(mian)積上(shang)的(de)發光強(qiang)度，即(ji)Lv=dIv/dS。亮(liang)度的(de)單位(wei)為坎(kan)德拉每平(ping)方米（cd/m2）。上(shang)式(shi)中的(de)面(mian)積，應理(li)解為一(yi)個面(mian)在觀(guan)察方向上(shang)的(de)正投影面(mian)積。因(yin)此，若觀(guan)察方向與該面(mian)的(de)法(fa)線夾角為θ時(shi)，上(shang)式(shi)將變為：Lv=dIv/dScosθ。

所以，光(guang)源(yuan)的(de)光(guang)亮度(du)可定義(yi)為：在表面(mian)一點處的(de)面(mian)元在給定方(fang)(fang)向(xiang)上(shang)(shang)的(de)發光(guang)強度(du)，除(chu)以該(gai)面(mian)元在垂(chui)至于給定方(fang)(fang)向(xiang)的(de)平面(mian)上(shang)(shang)的(de)正投(tou)影面(mian)積。

由(you)于(yu)Iv=dΦv/dΩ，故(gu)有(you)Lv=d2Φv/dΩdScosθ，這個(ge)公式是光(guang)(guang)(guang)亮(liang)(liang)度(du)的(de)(de)較通(tong)用(yong)(yong)的(de)(de)定義(yi)式。由(you)該式可(ke)(ke)知(zhi)，亮(liang)(liang)度(du)不僅可(ke)(ke)用(yong)(yong)來(lai)描(miao)述(shu)(shu)一個(ge)發光(guang)(guang)(guang)面(mian)(mian)，而且(qie)還(huan)可(ke)(ke)以用(yong)(yong)來(lai)描(miao)述(shu)(shu)光(guang)(guang)(guang)路中的(de)(de)任意一個(ge)截(jie)面(mian)(mian)，如(ru)一個(ge)透鏡的(de)(de)有(you)效面(mian)(mian)積(ji)、一個(ge)光(guang)(guang)(guang)闌所截(jie)的(de)(de)面(mian)(mian)積(ji)或一個(ge)象的(de)(de)面(mian)(mian)積(ji)等。此外，還(huan)可(ke)(ke)以用(yong)(yong)亮(liang)(liang)度(du)來(lai)描(miao)述(shu)(shu)一束(shu)光(guang)(guang)(guang)，光(guang)(guang)(guang)束(shu)的(de)(de)亮(liang)(liang)度(du)等于(yu)這個(ge)光(guang)(guang)(guang)束(shu)所包含(han)的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)通(tong)量除以這束(shu)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)橫(heng)截(jie)面(mian)(mian)和(he)這束(shu)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)立體角。

什么是光照度？

光(guang)照(zhao)度是(shi)物體表面被(bei)(bei)照(zhao)明程度。或物體單(dan)位(wei)表面上所得到的(de)(de)光(guang)通量。即E=Φ/s。通常當光(guang)源(yuan)大小(xiao)比其到被(bei)(bei)照(zhao)射面的(de)(de)距離(li)r小(xiao)很多時，被(bei)(bei)照(zhao)面的(de)(de)照(zhao)度E和該(gai)面與(yu)光(guang)源(yuan)間(jian)的(de)(de)距離(li)平方(fang)成反比，即服從下列定(ding)律：E=Icosα/r2。式中I為(wei)(wei)(wei)發光(guang)強度，α為(wei)(wei)(wei)被(bei)(bei)照(zhao)面的(de)(de)法線與(yu)其中心(xin)到光(guang)源(yuan)連(lian)線間(jian)的(de)(de)夾角(jiao)。在國際單(dan)位(wei)制中，照(zhao)度單(dan)位(wei)為(wei)(wei)(wei)勒克斯，簡稱勒，符號為(wei)(wei)(wei)lx。

光亮度和光照度是一回事嗎？

通俗(su)地(di)說，亮度(du)(du)(du)(du)是(shi)物(wu)體(ti)表(biao)面明(ming)亮的(de)(de)(de)(de)(de)程度(du)(du)(du)(du)。對于(yu)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)體(ti)，亮度(du)(du)(du)(du)表(biao)明(ming)了它表(biao)面發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)本領，主要(yao)與它的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)特(te)(te)性(xing)有關；對于(yu)本身不發(fa)(fa)(fa)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)體(ti)，它的(de)(de)(de)(de)(de)亮度(du)(du)(du)(du)不僅與照(zhao)(zhao)亮它的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)性(xing)有關，還與物(wu)體(ti)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面特(te)(te)性(xing)有關。例(li)如在同樣的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)線下，反射率(lv)小的(de)(de)(de)(de)(de)黑絲絨亮度(du)(du)(du)(du)低，反射率(lv)高的(de)(de)(de)(de)(de)白(bai)紙亮度(du)(du)(du)(du)高。照(zhao)(zhao)度(du)(du)(du)(du)表(biao)明(ming)物(wu)體(ti)表(biao)面被光(guang)(guang)源照(zhao)(zhao)明(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)程度(du)(du)(du)(du)，即單(dan)位時間內投射到物(wu)體(ti)單(dan)位表(biao)面上光(guang)(guang)能(neng)量的(de)(de)(de)(de)(de)多少。因此(ci)亮度(du)(du)(du)(du)與照(zhao)(zhao)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)第一個重要(yao)區別是(shi)：亮度(du)(du)(du)(du)與物(wu)體(ti)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面特(te)(te)性(xing)有關。照(zhao)(zhao)度(du)(du)(du)(du)僅由(you)光(guang)(guang)源的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)(te)性(xing)（強弱、遠近、投射角(jiao)）確定，與被照(zhao)(zhao)明(ming)物(wu)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面特(te)(te)性(xing)無(wu)關。

亮(liang)度(du)與照度(du)的第二個(ge)區(qu)別是(shi)(shi)方(fang)向性。亮(liang)度(du)是(shi)(shi)有方(fang)向的量，談(tan)論(lun)某(mou)(mou)點的亮(liang)度(du)還必(bi)須(xu)同時指明測試或觀(guan)察的方(fang)向。例如點亮(liang)的手電筒從(cong)正面看比斜看亮(liang)得多，劣質的黑板在(zai)教(jiao)室的某(mou)(mou)些位置(zhi)會產生強烈的反光。照度(du)是(shi)(shi)無方(fang)向的量，物體上某(mou)(mou)處的照度(du)是(shi)(shi)周圍環境(jing)投射到(dao)該處所有光線(xian)之和(he)，無論(lun)光線(xian)從(cong)何方(fang)射來(lai)，只要投射到(dao)物體上的光能(neng)量相同，對(dui)照度(du)的影響都相同。

光亮度和光照度測量方法：

1.光源亮(liang)度(du)測量(liang)方法

一般光(guang)源的(de)(de)(de)光(guang)亮度(du)(du)不僅與(yu)測(ce)(ce)(ce)量方(fang)(fang)法(fa)有關，而且與(yu)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)有關。為了(le)測(ce)(ce)(ce)量方(fang)(fang)便，常在發(fa)光(guang)面(mian)(mian)前加一光(guang)闌(lan)，以測(ce)(ce)(ce)定光(guang)闌(lan)所限(xian)制部(bu)分的(de)(de)(de)發(fa)光(guang)面(mian)(mian)在水平方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)光(guang)亮度(du)(du)。如需要(yao)測(ce)(ce)(ce)定發(fa)光(guang)面(mian)(mian)其他(ta)部(bu)分的(de)(de)(de)光(guang)亮度(du)(du)，可(ke)以改變光(guang)闌(lan)和(he)探測(ce)(ce)(ce)器的(de)(de)(de)位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)。下面(mian)(mian)介(jie)紹一種(zhong)由光(guang)源成像的(de)(de)(de)光(guang)照(zhao)(zhao)度(du)(du)來確定光(guang)源亮度(du)(du)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)。這種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)可(ke)以用于測(ce)(ce)(ce)量不可(ke)接近(jin)的(de)(de)(de)發(fa)光(guang)體（如高溫發(fa)光(guang)體）和(he)光(guang)照(zhao)(zhao)度(du)(du)很(hen)低的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)。

如上(shang)圖所(suo)示，若發光面積A1經過透(tou)鏡(jing)(jing)D成像為(wei)(wei)面積A2。發光面及其像與透(tou)鏡(jing)(jing)D的(de)(de)距離分別為(wei)(wei)r1和r2，S為(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)(jing)D的(de)(de)面積，τ為(wei)(wei)透(tou)鏡(jing)(jing)的(de)(de)透(tou)射比。如果r1和r2比A1和A2的(de)(de)尺寸大很多，則發光面向透(tou)鏡(jing)(jing)D發射并(bing)透(tou)過D的(de)(de)光通量為(wei)(wei)：

像的照度為：

由透鏡的成像關系得：

所以亮度為：

2.光(guang)源照度測量方法(fa)

照度測(ce)量(liang)是最流行的光度測(ce)量(liang)形式。一般都(dou)用物理(li)照度計，即用光電探測(ce)器代替人(ren)眼的光電式照度計。

照度(du)計的(de)測量原理較(jiao)簡單，整個探測器所接收的(de)光通(tong)量除以探測器的(de)面積，即為所測的(de)照度(du)，即E=Φ/A。

由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)探測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)靈敏(min)(min)度分布不同(tong)于(yu)(yu)(yu)人眼的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)(guang)視效(xiao)率V（λ），故(gu)一般的照(zhao)度計在探測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)前都裝有V（λ）濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)。一個(ge)照(zhao)度計是由(you)(you)帶V（λ）濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)(qi)的光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)探測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)及電(dian)子(zi)放大(da)和讀數系(xi)統所(suo)組成。過(guo)去廣泛采用硒光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)池(chi)為(wei)探測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)，這是因(yin)為(wei)它的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)靈敏(min)(min)度比其他探測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)更接近(jin)人眼的光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)光(guang)(guang)(guang)(guang)視效(xiao)率V（λ）的緣故(gu)。但由(you)(you)于(yu)(yu)(yu)硅光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)元件(jian)的靈敏(min)(min)度、穩定性(xing)和壽命(ming)均較硒光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)池(chi)為(wei)高，故(gu)近(jin)年來(lai)多采用硅光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)池(chi)或硅光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)二極管代替硒光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)池(chi)作照(zhao)度計的探測(ce)(ce)器(qi)(qi)(qi)件(jian)。

由于光電(dian)探測(ce)器所(suo)產生的(de)光電(dian)流正比于所(suo)接收(shou)的(de)光通量(liang)，測(ce)量(liang)時(shi)須將照(zhao)度(du)(du)計的(de)光敏表面(mian)與被測(ce)照(zhao)度(du)(du)的(de)表面(mian)重(zhong)合，并盡量(liang)垂直(zhi)于光的(de)照(zhao)射方向。所(suo)以讀數(shu)系統可直(zhi)接指(zhi)示(shi)出所(suo)測(ce)的(de)照(zhao)度(du)(du)值。

一(yi)般照度(du)計的測(ce)量精(jing)度(du)為10%左右，高精(jing)度(du)的照度(du)計可達3%～4%。

光亮度和光照度測量儀器：

測(ce)(ce)試亮(liang)度(du)(du)的(de)儀(yi)器叫(jiao)亮(liang)度(du)(du)計(ji)。對(dui)于(yu)大多數本(ben)身不發光(guang)(guang)的(de)物(wu)體(ti)，它的(de)亮(liang)度(du)(du)實際是(shi)物(wu)體(ti)表面(mian)反(fan)射光(guang)(guang)的(de)強度(du)(du)，因此用于(yu)攝影測(ce)(ce)光(guang)(guang)的(de)亮(liang)度(du)(du)計(ji)又(you)稱(cheng)為(wei)反(fan)射式測(ce)(ce)光(guang)(guang)表。測(ce)(ce)試照度(du)(du)的(de)儀(yi)器叫(jiao)照度(du)(du)計(ji)，由(you)于(yu)物(wu)體(ti)表面(mian)的(de)照度(du)(du)是(shi)由(you)入(ru)射光(guang)(guang)確定(ding)(ding)的(de)，測(ce)(ce)定(ding)(ding)照度(du)(du)就是(shi)測(ce)(ce)量(liang)入(ru)射光(guang)(guang)的(de)強度(du)(du)，因此在攝影測(ce)(ce)光(guang)(guang)中照度(du)(du)計(ji)又(you)稱(cheng)為(wei)入(ru)射式測(ce)(ce)光(guang)(guang)表。測(ce)(ce)光(guang)(guang)表是(shi)攝影專用的(de)儀(yi)器，它們與(yu)通用的(de)亮(liang)度(du)(du)計(ji)或照度(du)(du)計(ji)又(you)略(lve)有不同：多數測(ce)(ce)光(guang)(guang)表用光(guang)(guang)圈(quan)、快門速段顯示測(ce)(ce)量(liang)結果，通用的(de)亮(liang)度(du)(du)與(yu)照度(du)(du)計(ji)則用亮(liang)度(du)(du)、照度(du)(du)的(de)物(wu)理(li)單(dan)位（如(ru)尼特、勒克斯等）指(zhi)示測(ce)(ce)量(liang)值。