什么是光度量？我們把定量地測(cè)定光的明亮程度的科學(xué)稱為光度學(xué)，而由光度學(xué)得到的規(guī)格化的明亮度量叫做光度量，光度量一般包括光能量、光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度、亮度等。本文對(duì)光度量的含義及光度量包括的物理量做了介紹。

什么是光度量？

日常生活中，所謂光的“明亮”這一用語(yǔ)是在不太嚴(yán)密的情況下使用的。如激光器發(fā)出的光很“亮”，但作為室內(nèi)照明就不具有充足的明亮度；又如采用幾支熒光燈作為窒內(nèi)照明可以得到明亮的環(huán)境，但用一支就不夠亮。通常用單位體積的質(zhì)量即密度來(lái)比較物質(zhì)的輕重，同樣光的明亮程度也有必要用立體角、面積等進(jìn)行規(guī)格化后予以比較。把定量地測(cè)定光的明亮程度的科學(xué)稱為光度學(xué)；由光度學(xué)得到的規(guī)格化的明亮度量叫做光度量。

光度量都是用對(duì)應(yīng)的輻射量乘光視效能得到的。輻射量是其單位為焦耳（J）、瓦特（W）等的物理量；而光度量是由視覺(jué)心理來(lái)評(píng)價(jià)物理量時(shí)得到的量，稱為心理物理量。光度量包括光能量、光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度、光出射度、亮度等，每個(gè)物理量都有確定的含義和單位，以下分別加以說(shuō)明。

光源的光度量包括的物理量介紹：

1.光能量（Q)

光能量定義為光通量與照射時(shí)間的乘積，其單位是流明·秒（lumen second），符號(hào)為lm·s。

如果光通量在照射時(shí)間之內(nèi)隨時(shí)間而變化，則其光能量為光通量對(duì)時(shí)間的積分，即：

如果光通量在照射時(shí)間之內(nèi)恒定不變，則光能量應(yīng)為：Q=Φt。

2.光通量（Φ）

光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光能量稱為光通量：Φ=dQ/dt

光通量是用光視效能評(píng)價(jià)輻射通量（Φe）時(shí)得到的量，即能夠被人眼視覺(jué)系統(tǒng)所感受到的那部分輻射功率的大小的量度，單位是流明（lumen），符號(hào)為lm。

3.發(fā)光強(qiáng)度（I）

把光源在指定方向上單位立體角內(nèi)所包含的光通量定義為光源在此方向上的發(fā)光強(qiáng)度，即：I=dΦ/dΩ。

式中Ω為立體角，其單位是球面度（steradian），符號(hào)為sr，規(guī)定在半徑為r的球面上，面積為r2的面元對(duì)球心的張角為1sr。因?yàn)榍蛎娴拿娣e是4πr²，所以整個(gè)球面的立體角為4πsr。

發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉（candela），符號(hào)為cd。

4.照度（E）

在光接收面上一點(diǎn)處的光照度等于照射在包括該點(diǎn)在內(nèi)的一個(gè)面元上的光通量dΦ與該面元的面積dS之比，即E=dΦ/dS。

單位是勒克斯（lux），符號(hào)為lx。當(dāng)1lm的光通量均勻地照射在1m²的面積上時(shí)，這個(gè)面上的光照度就等于1lx，即1lx=1lm/m²。

5.光出射度（M）

光出射度是離開(kāi)光源表面一點(diǎn)處的面元的光通量dΦ與該面元的面積dS之比，即：M=dΦ/dS。

光出射度M的單位是流明/平方米（lm/m²）。光出射度M在數(shù)值上等于單位面積光源所發(fā)射出的光通量。

照度E與光出射度M的表達(dá)式完全相同，但含義不同。前者描述的是光接收面所接收的光度特性，而后者則是描述面光源向外發(fā)出光輻射的特性。

另外，這里所說(shuō)的面光源不限于灼熱固體的表面和實(shí)際光源的表面，也可以是這些自發(fā)光光源的像或自身不發(fā)光而在受照后成為光源的表面。對(duì)于受照后成為面光源的表面而言，其光出射度必然正比于其照度，因此可得：M=kE。

式中k為小于1的因數(shù)，它與受照面的表面性質(zhì)有關(guān)，若是光滑表面時(shí)則為反射因數(shù)；若是粗糙表面則為漫反射因數(shù)。

6.亮度（L）

光源在某一方向上的發(fā)光能力可以用發(fā)光強(qiáng)度來(lái)表示，但要比較兩種不同類型光源的明亮程度，就需要用到亮度這個(gè)光度量，它描述了光源在單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度，即：L=dI/dS。

亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m²）。上式中的面積應(yīng)該是一個(gè)面在觀察方向上的正投影面積，所以當(dāng)觀察方向與該面的法線夾角為θ時(shí)，上式將變?yōu)椋篖=dI/dScosθ。

因此，光源的亮度應(yīng)定義為在表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度與該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積之比。將發(fā)光強(qiáng)度的定義式I=dΦ/dΩ代人L=dI/dScosθ，便可得到亮度的通用定義式：L=d²Φ/（dΩdScosθ）。

由上式可知，亮度不僅可用來(lái)描述一個(gè)發(fā)光面，而且還可以用來(lái)描述光路中的任意一個(gè)截面，如一個(gè)透鏡的有效面積、一個(gè)光闌所截的面積或一個(gè)像的面積等。此外，亮度也可以用來(lái)描述一束光，光束的亮度等于這個(gè)光束所包含的光通量除以它的橫截面積和立體角。

光源的色度量包括的色度學(xué)指標(biāo)：

光源的色度學(xué)指標(biāo)也就是光源的顏色指標(biāo)，主要有兩個(gè)：分別是色溫和顯色性。

1.色溫

黑體即完全輻射體，是一種能夠把落在它表面上的任何波長(zhǎng)的輻射全部吸收的物體。隨溫度增加，黑體發(fā)光的顏色變化順序依次為紅→橙→黃→白→藍(lán)。當(dāng)某種光源的顏色（色品坐標(biāo)）與某一溫度下的黑體顏色（色品坐標(biāo)）相同時(shí)，就稱此時(shí)黑體的溫度為該光源的顏色溫度，簡(jiǎn)稱色溫，用符號(hào)Tc表示，單位為開(kāi)爾文，用"K”表示。色溫是由光譜功率分布所決定，色溫越高，顏色越偏向短波部分，色溫越低，光色越趨向于長(zhǎng)波，即趨于紅黃色。

2.顯色性

光源的顯色性是描述光源顏色特性的另一個(gè)方面，即物體在光源照明下所呈現(xiàn)顏色的真實(shí)性?？杀硎鰹椋涸谀彻庠凑彰飨滤尸F(xiàn)顏色效果與在日光或黑體輻射照明下的一致性。光源顯色性一般用顯色指數(shù)來(lái)表示，該指標(biāo)代表相同樣品在某種光源下與日光下觀察時(shí)接近程度，顯色指數(shù)的范圍為0-100，數(shù)值越高，表示在這種光源下觀察顏色的效果越好（與日光越接近），反之則越差。