光源在單位時間內發(fā)出的光量稱為光源的光通量，以中表示，單位為lm（流明）；光源發(fā)出的，并在包含給定方向的立體角元內傳播的光通量dΦ中，與該立體角dω之比，稱為光源在給定方向的光強度，簡稱“光強”。那么，光通量和光強度什么關系？本文為大家做了介紹。

什么是光通量？

1.光通量的定義

光通量Ф：度量光源在單位時間內向某立體角內輻射的相對視見率的光能量，即人眼所能感覺到的光的輻射功率（輻射能量流速率）的物理量。

Φ=I·Ω

即單位時間某立體角內的光輻射能量與相對視見率的乘積，亦即單位時間某立體角內各波段的輻射能量與該波段相對視見率的乘積之和。

2.光通量的單位

（1）光通量的單位為流明lm（lumen）：發(fā)光強度為1cd且各方向發(fā)光強度均相同的點光源，在1球面度的單位立體角內所發(fā)射出的光通量為1流明=1坎德拉·球面度，即1lm = 1cd·sr。

1cd點光源的總光通量為4π流明（因空間立體角共有4π球面度）。

若光源為均勻發(fā)光體，則該光源總光通量中Φ總為：

Φ=Ι·Ω=4π·Ι

（2）由于人眼對不同波長之光的相對視見率不同，故此不同波長之光的輻射功率相等時，其光通量并不相等。

例如，波長555nm與650nm之光的輻射功率相等時，前者為后者光通量的10倍。

（3）不計相對視見率的輻射通量的單位為瓦（W）。

若某光源僅輻射555nm波長的光能，且輻射能量為1瓦，則該光源所發(fā)出的光通量為683流明。（因1cd為1/683W/st，所以1W相當于683cd·sr即683lm）。

顯然實際光源輻射的光譜絕非單一波長，而非555nm波長之光的視見函數(shù)又小于1，所以實際光源的光通量一般遠比683lm為小。

什么是光強度？

1.光強度的定義

（1）光強度：光源在一定方向范圍內輻射出的可見電磁輻射能——光能的強度，即發(fā)出之可見光輻射的強弱程度，為表示光源發(fā)光特性的物理量。

（2）過去以光通量為基準定義發(fā)光強度I=dΦ/dΩ。

光源在某方向上的發(fā)光強度：光源或光源的一部分發(fā)光面在某一方向上“立體角元”內所發(fā)射的光通量除以該“立體角元”，為該光源在這一方向上的發(fā)光強度（“立體角元“指垂直于光線方向的”面積元“對光源所張的立體角）。

一光源在某方向上微小立體角dΩ內所通過的光通量dΦ與該立體角之比，稱為該光源在該方向上的發(fā)光強度。

若為均勻發(fā)光光源，則I=Φ/Ω。

（3）平均發(fā)光強度：光源發(fā)出的總光通量Φ總除以空間的總立體角4π，稱為該光源的平均發(fā)光強度。

1=Φ總/4π

（4）單位立體角中全部輻射通量：不計相對視見率（即不考慮人眼對色光的敏感差異）的光源輻射強度，稱為單位立體角中全部輻射通量。單位：瓦特每球面度W/sr。

2.發(fā)光強度的單位

光強度的單位為坎德拉cd（candela）：一個光源發(fā)出頻率為540×1012赫茲的單色輻射時（折合波長為λ=c/v=555.5nm），若在一定方向上的輻射強度為1/683瓦特每球面度（W/sr），則此光源在該方向上的發(fā)光強度為1cd（坎德拉為1979年10月16屆國際計量大會制訂）。

1881年國際電工技術委員會定義：1/6英磅鯨腦油制成之蠟燭（07/8"），以120格令/小時（gr/h中gr為1粒麥粒重、1磅=7000gr）的速度燃燒時，沿水平方向的發(fā)光強度為1燭光。

光通量和光強度的關系：

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，即單位立體角內的光通量；照度表示的是光通量的表面密度，即單位受光面上的光通量，而亮度則是單位投影面上的光強。它們之間的關系如下：

亮度L=I/S（cd/m2）

照度E=F/S（lm/m2）

光強I=F/ω（cd）

所以L=E/ω表示單位立體角內的照度

E=Iω/S=IS/Sr2=I/r2表示單位球面積上的光強。

光通量與光照度的關系：

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，球面內側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。