光度學(xué)\色度學(xué):輻射量和光學(xué)量及其單位(上)
?可見光是波長(zhǎng)在3.8×10-7~7.8×10-7 米范圍內(nèi)的電磁輻射,描述電磁輻射的物理量,即輻射量,也可用來描述可見光;可見光是能對(duì)人的視覺形成刺激并能被人感受的電磁輻射,因而人們很自然地用視覺受到刺激的程度,即視覺感受來量度可見光。按這種視覺響應(yīng)原則建立的表征可見光的量稱作光學(xué)量。
?由此可見,可見光是可以用輻射量和光學(xué)量這兩種量值系統(tǒng)來度量的。把可見光做為純物理現(xiàn)像來研究時(shí),應(yīng)采用輻射量量值系統(tǒng);而研究與人的視覺有關(guān)問題時(shí),采用光學(xué)量量值系統(tǒng)可能更方便。
下面簡(jiǎn)要介紹各種輻射量和光學(xué)量及其單位,以及兩種量值系統(tǒng)間的關(guān)系。
一、輻射量
1、輻射能
同其它電磁輻射一樣,可見光輻射也是一種能量傳播形式。以電磁輻射形式發(fā)射、傳輸或接收的能量稱做輻射能,通常用字符表示。度量輻射能的單位為焦[耳](J)。
2、輻通量
單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射、傳輸或接收的輻射能稱之為輻通量,通常用字符表示。若在時(shí)間內(nèi)發(fā)射、傳輸或接收的輻射能為,相應(yīng)的輻通量為
輻通量與功率有相同的單位,為瓦 [特] (W)。
3、輻出度Me
輻射源單位發(fā)射面積發(fā)出的輻通量,定義為輻射源的輻出度,以字符Me表示。假定輻射源的微面積dA發(fā)出的輻通量為,則輻出度 Me為
輻出度的單位名稱為瓦[特]每平方米(W/m2 )。
4、輻照度Ee
輻射照射面單位受照面積上接受的輻通量,定義為受照面的輻照度,以字符Ee表示。假定受照面的微面積dA上接受的輻通量為,則輻照度Ee為
輻照度和輻出度有相同的單位,為瓦[特]每平方米(W/m2 )。
5、輻射強(qiáng)度Ie
點(diǎn)輻射源向各方向發(fā)出輻射,在某一方向,在元立體角內(nèi)發(fā)出的輻通量為,則輻射強(qiáng)度Ie為
輻射強(qiáng)度的單位為瓦[特]每球面度(W/sr )。
6、輻亮度Le
為了表征具有有限尺寸輻射源輻通量的空間分布,采用“輻亮度”這樣一個(gè)輻射量。元面積為dA的輻射面,在和表面法線N 成角方向,在元立體角內(nèi)發(fā)出的輻通量為, 則輻亮度Le為
根據(jù)定義可以認(rèn)為,在方向的輻亮度Le 就是輻射面在垂直于方向上單位投影面積在單位立體角內(nèi)發(fā)出的輻通量。輻亮度的單位名稱是瓦[特]每球面度平方米[W/(sr·m2)]。
上述的六種輻射量,對(duì)于所有的光輻射都是適用的,它們是純物理量。對(duì)于可見光,人們常用光學(xué)量量值系統(tǒng)進(jìn)行度量。