什么是光強(qiáng)度？什么是光通量？在描述光源性能的重要參數(shù)中，我們經(jīng)?？梢钥吹焦鈴?qiáng)度與光通量兩個(gè)物理量，前者是表示光源輻射強(qiáng)弱的物理量，后者是表示光源的輻射功率的物理量。那么，光強(qiáng)度與光通量什么關(guān)系？標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量是多少？本文將為大家進(jìn)行介紹，感興趣的朋友可以了解一下！

什么是光強(qiáng)度？

1.光強(qiáng)度的定義

（1）光強(qiáng)度：光源在一定方向范圍內(nèi)輻射出的可見電磁輻射能——光能的強(qiáng)度，即發(fā)出之可見光輻射的強(qiáng)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(zhǔn)定義發(fā)光強(qiáng)度I=dΦ/dΩ。

光源在某方向上的發(fā)光強(qiáng)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(nèi)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(qiáng)度（“立體角元“指垂直于光線方向的”面積元“對(duì)光源所張的立體角）。

一光源在某方向上微小立體角dΩ內(nèi)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(qiáng)度。

若為均勻發(fā)光光源，則I=Φ/Ω。

（3）平均發(fā)光強(qiáng)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(qiáng)度。

1=Φ總/4π

（4）單位立體角中全部輻射通量：不計(jì)相對(duì)視見率（即不考慮人眼對(duì)色光的敏感差異）的光源輻射強(qiáng)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.光強(qiáng)度的單位

光強(qiáng)度的單位為坎德拉cd（candela）：一個(gè)光源發(fā)出頻率為540×1012赫茲的單色輻射時(shí)（折合波長為λ=c/v=555.5nm），若在一定方向上的輻射強(qiáng)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(qiáng)度為1cd（坎德拉為1979年10月16屆國際計(jì)量大會(huì)制訂）。

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

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(shí)間內(nèi)向某立體角內(nèi)輻射的相對(duì)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(shí)間某立體角內(nèi)的光輻射能量與相對(duì)視見率的乘積，亦即單位時(shí)間某立體角內(nèi)各波段的輻射能量與該波段相對(duì)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(qiáng)度為1cd且各方向發(fā)光強(qiáng)度均相同的點(diǎn)光源，在1球面度的單位立體角內(nèi)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(diǎn)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(duì)不同波長之光的相對(duì)視見率不同，故此不同波長之光的輻射功率相等時(shí)，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(shí)，前者為后者光通量的10倍。

（3）不計(jì)相對(duì)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(dāng)于683cd·sr即683lm）。

顯然實(shí)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(shí)際光源的光通量一般遠(yuǎn)比683lm為小。

光強(qiáng)度與光通量的關(guān)系：

由于人眼對(duì)等能量的不同波長的可見光輻射能所產(chǎn)生的光感覺是不同的，因此按人眼函數(shù)V（λ）來評(píng)價(jià)的輻射通量Φ（λ）即為光通量Φ，即：

式中：Km為明視覺的最大光譜光視效率函數(shù)，亦稱為光功當(dāng)量，它表示人眼對(duì)波長為555nm處光輻射產(chǎn)生光感覺的效能，按國家實(shí)用溫標(biāo)IPTS-168的理論計(jì)算，其值為680lm/w。

光度學(xué)中最基本的單位是發(fā)光強(qiáng)度，單位為坎德拉（cd），它是國際單位制中7個(gè)基本單位之一。其定義為555nm的單色輻射在給定方向上的輻射強(qiáng)度為1/683W·sr時(shí)，在該方向上的發(fā)光強(qiáng)度為1cd。

光通量的單位為流明（lm），它是發(fā)光強(qiáng)度為1cd的均勻點(diǎn)光源在單位立體角（1sr）內(nèi)發(fā)出的光通量。

如果光源為點(diǎn)光源，并且是均勻發(fā)光體，那么光強(qiáng)（I）與光通量（Φ）符合距離反比平方定律。距離平方反比定律來自于點(diǎn)光源向空間發(fā)射球面波的特性，即點(diǎn)光源在傳播方向某點(diǎn)的輻照度與該點(diǎn)到點(diǎn)光源的距離平方成反比。

在任一錐立體角內(nèi)，假設(shè)在傳輸路徑上沒有光能損失或分束，那么點(diǎn)光源向空間發(fā)出的輻射通量是不變的。然而位于球心的均勻點(diǎn)光源所張開的立體角所截的表面積卻和球半徑的平方成正比，這樣在球面上的輻照度就和點(diǎn)光源到該面的距離平方成反比，即：Φ=4πI。

標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量是多少？

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量，目前還沒明確的相關(guān)規(guī)定。當(dāng)然如果標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量過低，那么光線暗淡，人們的對(duì)色效果也不好，反之，標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量過高，就會(huì)讓被測(cè)物體表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射光線，也不利于顏色的觀察。所以標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量應(yīng)該保持在合適的范圍內(nèi)。

根據(jù)ISO3664:2000對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光源的相關(guān)要求規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)光源光照強(qiáng)度必須符合以下條件：

光源通過反射照射在被觀察物體表面上的亮度應(yīng)達(dá)到2000Lux(+/-500Lux)。被照表面在1m×1m的范圍內(nèi)，任一點(diǎn)的照度不得低于被照表面中心照度的75%。

光源通過透射照射在被觀察物體表面上的亮度應(yīng)達(dá)到1270cd/m2(+/-320cd/m2)

顯示器的亮度應(yīng)達(dá)到>75cd/m2。

雖然沒有明確指出標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量，但是用戶可以根據(jù)照度要求，反推出標(biāo)準(zhǔn)光源的光通量要求。