光源有哪些光學參數(shù)？光通量和光照度什么關(guān)系？

光源有哪些光學參數(shù)？描述光源的光學參數(shù)有很多，如光強、光通量、亮度、照度等，其中光強、亮度和照度都是表示光能光通量的光學參數(shù)。光強表示光通量的空間密度，照度表示的是光通量的表面密度，而亮度則是單位投影面上的光強。那么，光通量和光照度什么關(guān)系？本文對光源的光學參數(shù)及光通量和光照度的關(guān)系做了介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

光源的光學參數(shù)介紹：

1.光強

設某個點光源向各個方向都均勻輻射，則光強可定義為發(fā)射到單位立體角dΩ的光通量dΦ的比值，即I=dΦ/dΩ。光強/的單位為坎（cd）；Ω的單位為球面度（sr）；Φ為光通量，單位為流明（lm）。

光強表示光源在給定方向上的發(fā)光強度，單位為坎，坎定義為：光源發(fā)出頻率為540x10(12)Hz的單色輻射光，且在此指定方向上的輻射強度為1/683W/sr，W為能量單位，由于點光源向四周均勻輻射，而球心對球面總立體角有4n球面度，所以I=Φ/4π。1cd光強的點光源發(fā)出的總光通量為4πl(wèi)m。

2.光通量

光源以電磁波的形式輻射出的光功率稱為光通量。光通量是用于度量可見光對人眼的視覺刺激程度的量，與輻射度量中的輻通量對應，單位為流明（lm），單位流明定義為：發(fā)光強度為1cd的均勻點光源在一球面立體角內(nèi)發(fā)射的光通量，即1lm=1cd*sr。流明的測量常以人眼的光感覺來度量其輻射功率。人眼對不同波長、相同輻通量的可見光的敏感程度不同，這表明人的視覺系統(tǒng)對不同波長可見光有不同的相應靈敏度，稱為光譜光效率函數(shù)。觀察場明暗程度不同時，人眼光譜敏感特性稍有不同。國際照明委員會（CIE）根據(jù)實驗確定兩種光譜光效率函數(shù)：明視覺光譜光效率函數(shù)V（λ）和暗視覺光譜光效率函數(shù)V‘（λ），函數(shù)曲線如下圖所示，這里函數(shù)值已經(jīng)歸一化。

其中，是在亮視場觀察時，最敏感波長為555nm；是在暗視場觀察時，最敏感波長為607nm。

對于單一波長的光源來講，光通量Φ與輻射功率的關(guān)系為：

Φ=kP（λ）V（λ）

式中k=683lm/W，P（λ）為光源輻射功率的波譜分布。在可見光范圍內(nèi)對所有波長求和，即為光源的光通量：

式中積分的△范圍為可見光范圍，即△=380nm～780nm。

4.亮度

亮度B是發(fā)光面的明亮程度的度量，決定于單位面積的光強。光可以從一個面光源直接輻射，也可以由入射光照射下從單一表面反射出來或者是某光源經(jīng)介質(zhì)透射出來。從某一角度α去看發(fā)光面S，如下圖所示，亮度與該角度的光強Iα成正比，與所見的面積Scosα成反比。其亮度定義為：β=Iα/lScosα。In為S發(fā)光面法線方向的發(fā)光強度，Iα為S發(fā)光面在指定方向的發(fā)光強度，α為該方向與法線的夾角。在任何方向看到的Iα越大或Scosα越小，則亮度B越大，即明亮程度越高，按前述的理想漫射的面光源，即光強按余弦規(guī)律分布，則：

也就是說，理想漫射的面光源的亮度余方向角度α 無關(guān)。亮度的單位是坎每平方米，cd/m2。

5.照度

照射在單位面積上的光通量就是照度E，即E=Φ/S，單位為勒（lx），lx定義為在1m2的面積上照有1lm的光通量。照度與成像的好壞有很大關(guān)系，為了得到良好的圖像，常用強光來照射。由于光強I=Φ/Ω，而立體角Ω又和球半徑r有關(guān)，這樣照度E定義為：E=Φ/S=I/r2，即當光強I一定時，照度與距離平方成反比。光源為平行光束時，照度和距離無關(guān)。

光通量與光照度的關(guān)系：

照度表示被照面上接受的光的強弱，是單位面積上所得到的光通量。

如果要想求出距離一個光源rm處的光照度，可以設想一個以光源為中心、半徑為rm的球面，球面內(nèi)側(cè)接受的光通量是均勻的，這個球面的面積A為A=4π·r2，照度 E等于光通量除以面積，即E=Фv/A=Фv/4π·r2（lx）。

例如，一個發(fā)光強度為1cd的點光源，均勻發(fā)出的光通量為4πl(wèi)m，距離這個點光源1m位置的照度為1lx。距離這個點光源2m位置的照度則為（1/4）1x。

反之，如果已知照度E和被照面積A，也可以求出光通量Фv=EA，光通量等于照度乘以面積。如果被照面積上照度是不均勻的，可把被照面積劃分為多個小面積△A1……△An，測出每個小面積上的照度E1……En，用近似公式計算，即每個小面積與其上的照度相乘，再全相加得到光通量。

如果劃分的 n 個小面積其面積全相等，則：Фv=A [（E1+……+En）/n]。

這是常用的計算投影機光通量的方法，平均照度乘以投影面積。例如，如果平均照度為10001x，投影面積為3m2，簡單相乘可知光通量為30001m。