光度学中的基本量和单位

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第480页（1632字）

光度学就是对可见光进行测量的科学。光度学中的参量，不是纯粹的物理量，因为人眼视觉是一个复杂的生理和心理过程，所以有些学者把光度学中的参量称为生理心理物理量。在国际单位制中，把光强度这个量的单位——坎德拉(cd)，定为七个基本单位之一。

人类的视觉系统对波长不同的光敏感程度不同，即人眼对光的响应度是波长的函数，但每个人的视觉函数有个体差异，为了有一个统一的标准，国际照明委员会(CIE)于1942年在实验数据的基础上规定了一个标准的视觉函数，即表9．4－1中的V(λ)，V(λ)称为明视觉的光谱光效率函数，适用于光亮度在几个尼特(cd／m²)以上，视网膜中的锥状细胞起作用，最大响应所对应的波长为555nm。表9．4－1中的V′(λ)是暗视觉的光谱光效率函数，适用于很低的亮度环境(在百分之几尼特以下)，视网膜中的杆状细胞起作用，最大响应所对应的波长为507nm。曲线见图9．4－1。

图9．4－1 视觉函数曲线

表9．4－1 明视觉函数和暗视觉函数

光度学中的基本量是光通量，它表示用标准眼来评价光辐射时，能引起视觉产生明亮感觉的有效量是多少，用公式可表示为：

Φ=K_m3∫_λΦ_e，λV(λ)dλ (9．4－1)

式中Φ为光通量，其计量单位是流明(1m)；Φ_e，λ为光谱辐射通量，单位为W／nm；V(λ)为明视觉光谱光效率；K_m为最大光谱光效能，它表示在视觉最敏感的波长555nm上，每瓦光功率(即辐射通量)相当的流明数，K_m是一个转换常数，过去曾被称为光功当量，它的数值是一个国际协议值，K_m=683lm／W。

因为V(λ)定义在可见光谱区域以内，在可见光谱范围之外，V(λ)均为零值，因此不管光辐射功率有多大，对光通量的贡献均为零，式9．4－1只需在380nm至780nm的范围内积分。

光度学常用的参量和单位，如表9．4－2所示。光度计量的单位系统，由于历史和实用上的原因，以坎德拉(cd)作为基本单位，流明(1m)、勒克斯(1x)、尼特(cd／m²)等均为导出单位，由他们的定义可以推知：

表9．4－2 光度学中常用的量和单位

1lm=1cd·sr

1lx=1lm／m²=1cd·sr／m²

1nt=1cd／m²

【参考文献】：

［1］现代计量学概论，鲁绍曾主编，中国计量出版社，1987。

［2］现代计量测试技术，王江主编，中国计量出版社，1990。

［3］光度学，郝允祥等编着，北京师范大学出版社，1988。

［4］色度学，荆其诚等编着，科学出版社1979，。

［5］Principles Governing Photometry，Metrologia，19，97－101，1983．

［6］Accurate Measurement and Correction for Nonlinearities in Radiometers，J．Res．NBS，67A，1972．