描述光的常用物理量有四個——光強、光通量、光照度、光亮度。是不是被這些看似很相似的概念搞得一頭霧水呢?別急,小納現在就為大家一次性將這些概念理清楚!
(圖1)
何謂光通量?
「光通量是每單位時間到達、離開或通過曲面的光能數量。流明 (lm) 是國際單位體系 (SI) 和美國單位體系 (AS) 的光通量單位。如果您想將光作為穿越空間的粒子(光子),那麼到達曲面的光束的光通量與1 秒鐘時間間隔內撞擊曲面的粒子數成一定比例。」上述這段解釋引自百度百科。這樣概念有多少人看得懂?請忽略這段吧,咱還是要說人話!
圖1黃色燈泡散發的各個角度的光的總和即為光通量(注意這是一個能量概念),它的單位是流明lm(lumen)。可以假想將此燈泡放在一個密閉的球體內然後點亮,那麼這個球體的內表面所接受到的整體的光照能量,就是這個燈泡的光通量。衡量一個燈泡到底能發多少光是用流明的概念,一個流明越高的手電其所發散出來的光也就越多。
何謂發光強度?
圖1紅色線條圖示的是光強度(注意這是一個強度概念),是指光源在給定方向上的發光強度,它的單位是坎德拉cd(candela)。直白說發光強度是描述了光源到底有多亮,由於光也是一種能量,那麼從一個特定角度,不同的光源發射過來的能量是不同的,我們就用光強來衡量這些不同。
例如我們點亮這個黃色燈泡,我們在一個水平的角度所能看到的就是這個燈泡的光強。光強的公式為I=F/Ω,其中F為光通量,單位是流明,Ω為立體角,單位為球面度(sr),也就是說光通量在某個角度的平均數值。此概念與壓強的概念相似,其描述的是一個強度概念。
何謂光照度?
光照度是描述落在某個表面上的光的總和,圖1的surface承載的部分就是,它的單位是勒克斯lx(Lux),光照度可用照度計直接測量。被光均勻照射的物體,在1平方米麵積上得到的光通量是1流明時,它的照度是1勒克斯,習稱「燭光米」。
球體內的光源的光通量為1lm,各個角度發射出來的光強為1cd,摳掉的一個單位面積上的光照度為1lux。
何謂光亮度?
光亮度是表示發光面明亮程度的(注意這裡描述的是一個發光面的明亮程度,而不特指某光源),指發光表面在指定方向的發光強度與垂直且指定方向的發光面的面積之比(百度百科這句話實在繞口),單位是坎德拉/平方米。圖1藍色線條標示的就是光亮度。此值傾向於描述觀察者的感覺,例如各種顯示屏、電視燈所標稱的亮度就是這個數值,例如對於一塊電腦顯示屏,雖然各個角度的光通量、光強都是不同的,但看屏幕的觀察者卻感覺其亮度在180度以內是相差無幾的。以下圖示可以作為闡述:
何謂手電亮度?
理清這些亂七八糟的概念後,再回歸手電,手電的亮度一般可以用上述的光照度和光通量兩個指標來衡量。
光照度用照度計來測,而光通量則用流明計來測量。一般來說,光通量只跟光源發出的光的多少有關,而照度則是由光源發出的光的多少,聚焦效果,以及照射情況和距離等綜合作用的最後結果。因此,即使光源一樣的手電,如果聚焦效果不同,目標物上的照度也不同。也正因為這點,常會有新入門的筒友會有這樣的疑惑,為什麼他的手電流明數沒我的高,但是比我的還要亮!看到這裡,您的疑問是否已經消除了呢?
最後再用張更通俗易懂的圖給大家總結回顧一下,什麼是光強?什麼是光通量?什麼是光照度?什麼是亮度?您理清了嗎?