
【化】 photometry
luminosity; magnitude
【电】 lintensity of light
imitate; knowledge; learn; mimic; school; study; subject of study
光度学(Photometry)是光学的一个分支,专门研究人眼视觉感知对可见光辐射的测量和评估。它聚焦于可见光谱(约380-780纳米波长)内光的物理量,并依据人眼的平均光谱响应(由明视觉V(λ)和暗视觉V'(λ)函数描述)进行加权计算,以量化光的“亮度”感知。其核心目标是建立与人类视觉感受相符的光度量值,如光通量(流明)、照度(勒克斯)、发光强度(坎德拉)和亮度(坎德拉每平方米)。
核心概念与测量:
应用领域: 光度学原理广泛应用于照明工程(灯具设计、室内外照明评估)、显示技术(屏幕亮度、色彩管理)、摄影与摄像(曝光控制)、视觉科学、交通安全(信号灯、道路照明)、建筑采光设计等领域,是确保光环境满足人眼视觉需求和安全舒适标准的关键科学依据。
权威参考来源:
光度学是研究光强弱的学科,其核心在于结合人眼的视觉特性对光的度量进行标准化分析。以下是详细解释:
学科定义
光度学通过光度函数(视见函数)对不同波长的辐射功率进行加权,量化人眼感知的光强弱。它不同于辐射度量学(研究所有电磁波的实际能量),主要关注可见光范围内与人眼感知相关的物理量()。
人眼敏感性
人眼对波长为550nm的绿色光最敏感,其他波长的光需通过光度函数转换为等效光通量。例如,若某波长光与550nm绿光产生相同亮度所需辐射通量之比为$V(lambda)$,则$V(lambda)$即为该波长的视见函数值()。
维度 | 光度学 | 辐射度量学 |
---|---|---|
研究对象 | 人眼可见光(380-780nm) | 全电磁波谱 |
权重依据 | 人眼视觉响应(视见函数) | 实际辐射能量 |
典型场景 | 照明设计、摄影测光 | 红外测温、紫外辐射监测 |
示例 | 红外光源辐射强但光度弱 | 同光源的辐射能量更高 |
(参考对比关系)
光通量(Φ)
单位:流明(lm)
表示光源对人眼产生的总视觉强度,公式:
$$
Phi = K_{text{max}} int V(lambda) Phie(lambda) dlambda
$$
其中$K{text{max}}=683 text{lm/W}$为最大光功当量()。
发光强度(I)
单位:坎德拉(cd)
描述光源在特定方向单位立体角内的光通量,公式:
$$
I = frac{dPhi}{dOmega}
$$
照度(E)
单位:勒克斯(lx)
表示单位面积接收的光通量,公式:
$$
E = frac{dPhi}{dA}
$$
在天文学中,光度(Luminosity)指天体单位时间辐射的总能量(辐射通量),单位通常为瓦特(W)。例如,太阳的光度约为$3.828 times 10^{26} text{W}$()。
如需进一步了解公式推导或具体案例,可参考、2、6的详细内容。
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