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0、前言
經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些愛好者對(duì)對(duì)光度學(xué)的一些基本概念比較模糊，比如到底什么是亮度？衡量亮度的單位是什么？如何測(cè)量亮度？
本文將試圖以不失嚴(yán)格性的情況下盡量通俗的回答這些問(wèn)題，因此，文中列舉了大量的例子，同時(shí)給出四個(gè)量之間的關(guān)系和轉(zhuǎn)換算法，這也是大多數(shù)光學(xué)書里所沒有的。
光度學(xué)與光相關(guān)的常用量有4個(gè)：發(fā)光強(qiáng)度、光通量、照度、亮度。這4個(gè)量盡管是相關(guān)的，但為不同的，不能相混。正像壓力、重力、壓強(qiáng)、質(zhì)量是不同的物理量一樣。
1、發(fā)光強(qiáng)度（I、Intensity），單位坎德拉，即cd。
定義：光源在給定方向的單位立體角中發(fā)射的光通量定義為光源在該方向的(發(fā))光強(qiáng)(度)，
解釋：發(fā)光強(qiáng)度是針對(duì)點(diǎn)光源而言的，或者發(fā)光體的大小與照射距離相比比較小的場(chǎng)合。這個(gè)量是表明發(fā)光體在空間發(fā)射的會(huì)聚能力的。可以說(shuō)，發(fā)光強(qiáng)度就是描述了光源到底有多“亮”，因?yàn)樗枪夤β逝c會(huì)聚能力的一個(gè)共同的描述。發(fā)光強(qiáng)度越大，光源看起來(lái)就越亮，同時(shí)在相同條件下被該光源照射后的物體也就越亮，因此，早些時(shí)候描述手電都用這個(gè)參數(shù)。
現(xiàn)在LED也用這個(gè)單位來(lái)描述，比如某LED是15000的，單位是mcd，1000mcd=1cd，因此15000mcd就是15cd。
之所以LED用毫cd（mcd）而不直接用cd來(lái)表示，是因?yàn)橐郧霸?/SPAN>LED比較暗，比如1984年標(biāo)準(zhǔn)
用發(fā)光強(qiáng)度來(lái)表示“亮度”的缺點(diǎn)是，如果管芯完全一樣的兩個(gè)LED，會(huì)聚程度好的發(fā)光強(qiáng)度就高。因此，購(gòu)買LED的時(shí)候不要一味追求高I值，還要看照射角度。很多高I值的LED并非提高自身的發(fā)射效率來(lái)達(dá)到，而是把鏡頭加長(zhǎng)照射角度變窄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這盡管對(duì)LED手電有用，但可觀察角度也受限。另外，同樣的管芯LED，直徑
之所以用發(fā)光強(qiáng)度來(lái)表示手電或LED，是因?yàn)樵谙嗤嚯x下對(duì)被照射地的照度是與這個(gè)成正比的。特別的說(shuō)，距離
以上我們說(shuō)“亮”和“亮度”時(shí)帶了引號(hào)，是因?yàn)檫@是我們常規(guī)說(shuō)的亮度，并非光度學(xué)嚴(yán)格意義上的亮度，這一單位后面會(huì)展開。
常見光源發(fā)光強(qiáng)度（cd）：
太陽(yáng)，2.8E27
高亮手電，10000
2、光通量（F，Flux），單位流明，即lm。
定義：光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光量稱為光源的發(fā)光通量
解釋：同樣，這個(gè)量是對(duì)光源而言，是描述光源發(fā)光總量的大小的，與光功率等價(jià)。光源的光通量越大，則發(fā)出的光線越多
對(duì)于各向同性的光（即光源的光線向四面八方以相同的密度發(fā)射），則 F = 4πI。也就是說(shuō)，若光源的I為1cd，則總光通量為4π =12.56 lm。與力學(xué)的單位比較，光通量相當(dāng)于壓力，而發(fā)光強(qiáng)度相當(dāng)于壓強(qiáng)。要想被照射點(diǎn)看起來(lái)更亮，我們不僅要提高光通量，而且要增大會(huì)聚的手段，實(shí)際上就是減少面積，這樣才能得到更大的強(qiáng)度。
要知道，光通量也是人為量，對(duì)于其它動(dòng)物可能就不一樣的，更不是完全自然的東西，因?yàn)檫@種定義完全是根據(jù)人眼對(duì)光的響應(yīng)而來(lái)的。
人眼對(duì)不同顏色的光的感覺是不同的，此感覺決定了光通量與光功率的換算關(guān)系。對(duì)于人眼敏感的555nm的黃綠光，1W = 683 lm，也就是說(shuō)，1W的功率全部轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)為555nm的光，為683流明。這個(gè)是大的光轉(zhuǎn)換效率，也是定標(biāo)值，因?yàn)槿搜蹖?duì)555nm的光敏感。對(duì)于其它顏色的光，比如650nm的紅色，1W的光僅相當(dāng)于73流明，這是因?yàn)槿搜蹖?duì)紅光不敏感的原因。對(duì)于白色光，要看情況了，因?yàn)楹芏嗖煌墓庾V結(jié)構(gòu)的光都是白色的。例如LED的白光、電視上的白光以及日光就差別很大，光譜不同。
至于電光源的發(fā)光效率，是另外一個(gè)相關(guān)的話題，是說(shuō)1W的電功率到底能轉(zhuǎn)化成多少光通量。如果全部轉(zhuǎn)換成555nm的光，那就是每瓦683流明。但如果有一半轉(zhuǎn)換成555nm的光，另一半變成熱量損失了，那效率就是每瓦341.5流明。白熾燈能達(dá)到1W=20 lm就很不錯(cuò)了，其余的都成為熱量或紅外線了。測(cè)量一個(gè)不規(guī)則發(fā)光體的光通量，要用到積分球，比較專業(yè)而復(fù)雜。
常見發(fā)光的大致效率（流明/瓦）
白熾燈，15
白色LED，20
日光燈，50
太陽(yáng)，94
鈉燈，120
