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光源光亮度怎么理解?光源光亮度怎么测?

作者: 3NH 时间:2025-08-29
摘要:光源光亮度怎么理解?亮度是指发光体表面发光强弱的物理量,即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米(cd/m2),亮度是人对光的强度的感受,它是一个主观的量。那么,光源光亮度怎么测?本文对光源光亮度的含义及其测试方法做了介绍。...

光源光亮度怎么理解?亮度是指发光体表面发光强弱的物理量,即单位投影面积上的发光强度。亮度的单位是坎德拉/平方米(cd/m2),亮度是人对光的强度的感受,它是一个主观的量。那么,光源光亮度怎么测?本文对光源光亮度的含义及其测试方法做了介绍。

光源亮度

光源光亮度怎么理解?

光亮度表示每单位面积上的发光强度,即Lv=dIv/dS。亮度的单位为坎德拉每平方米(cd/m2)。上式中的面积,应理解为一个面在观察方向上的正投影面积。因此,若观察方向与该面的法线夹角为θ时,上式将变为:Lv=dIv/dScosθ。

所以,光源的光亮度可定义为:在表面一点处的面元在给定方向上的发光强度,除以该面元在垂至于给定方向的平面上的正投影面积。

由于Iv=dΦv/dΩ,故有Lv=d2Φv/dΩdScosθ,这个公式是光亮度的较通用的定义式。由该式可知,亮度不仅可用来描述一个发光面,而且还可以用来描述光路中的任意一个截面,如一个透镜的有效面积、一个光阑所截的面积或一个象的面积等。此外,还可以用亮度来描述一束光,光束的亮度等于这个光束所包含的光通量除以这束光的横截面和这束光的立体角。

光源光亮度测试方法:

一般光源的光亮度不仅与测量方法有关,而且与表面的位置有关。为了测量方便,常在发光面前加一光阑,以测定光阑所限制部分的发光面在水平方向的光亮度。如需要测定发光面其他部分的光亮度,可以改变光阑和探测器的位置。下面介绍一种由光源成像的光照度来确定光源亮度的方法,这种方法可以用于测量不可接近的发光体(如高温发光体)和光照度很低的情况。

光源成像后测量度

如上图所示,若发光面积A1经过透镜D成像为面积A2。发光面及其像与透镜D的距离分别为r1和r2,S为透镜D的面积,τ为透镜的透射比。如果r1和r2比A1和A2的尺寸大很多,则发光面向透镜D发射并透过D的光通量为:Φ=LA1·S/(r1)2·τ。

像的照度为:E=Φ/A2=LA1·S/(r2)2·τ(1/A2),由透镜的成像关系得:A1/A2=(r1)2/(r2)2或E=ASτ/(r2)2。所以亮度为:L=E(r2)2/τS。

光源光亮度和光照度的区别:

通俗地说,亮度是物体表面明亮的程度。对于发光体,亮度表明了它表面发光的本领,主要与它的发光特性有关;对于本身不发光的物体,它的亮度不仅与照亮它的光源的特性有关,还与物体自身的表面特性有关。例如在同样的光线下,反射率小的黑丝绒亮度低,反射率高的白纸亮度高。照度表明物体表面被光源照明的程度,即单位时间内投射到物体单位表面上光能量的多少。因此亮度与照度的第一个重要区别是:亮度与物体自身的表面特性有关。照度仅由光源的特性(强弱、远近、投射角)确定,与被照明物体的表面特性无关。

亮度与照度的第二个区别是方向性。亮度是有方向的量,谈论某点的亮度还必须同时指明测试或观察的方向。例如点亮的手电筒从正面看比斜看亮得多,劣质的黑板在教室的某些位置会产生强烈的反光。照度是无方向的量,物体上某处的照度是周围环境投射到该处所有光线之和,无论光线从何方射来,只要投射到物体上的光能量相同,对照度的影响都相同。

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