什么光亮度和光照度？光亮度和光照度有什么區(qū)別？

什么光亮度？什么光照度？光亮度和光照度都是表示光能光通量的光學(xué)參數(shù)，其中光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，而光亮度則是單位投影面上的光強(qiáng)。那么，光亮度和光照度有什么區(qū)別？本文對光亮度和光照度的定義及它們之間的區(qū)別做了介紹。

什么光亮度？

亮度B是發(fā)光面的明亮程度的度量，決定于單位面積的光強(qiáng)。光可以從一個(gè)面光源直接輻射，也可以由入射光照射下從單一表面反射出來或者是某光源經(jīng)介質(zhì)透射出來。從某一角度α去看發(fā)光面S，如下圖所示，亮度與該角度的光強(qiáng)Iα成正比，與所見的面積Scosα成反比。其亮度定義為：β=Iα/lScosα。In為S發(fā)光面法線方向的發(fā)光強(qiáng)度，Iα為S發(fā)光面在指定方向的發(fā)光強(qiáng)度，α為該方向與法線的夾角。在任何方向看到的Iα越大或Scosα越小，則亮度B越大，即明亮程度越高，按前述的理想漫射的面光源，即光強(qiáng)按余弦規(guī)律分布，則：

也就是說，理想漫射的面光源的亮度余方向角度α 無關(guān)。亮度的單位是坎每平方米，cd/m2。

什么光照度？

照射在單位面積上的光通量就是照度E，即E=Φ/S，單位為勒（lx），lx定義為在1m2的面積上照有1lm的光通量。照度與成像的好壞有很大關(guān)系，為了得到良好的圖像，常用強(qiáng)光來照射。由于光強(qiáng)I=Φ/Ω，而立體角Ω又和球半徑r有關(guān)，這樣照度E定義為：E=Φ/S=I/r2，即當(dāng)光強(qiáng)I一定時(shí)，照度與距離平方成反比。光源為平行光束時(shí)，照度和距離無關(guān)。

光亮度和光照度的區(qū)別：

通俗地說，亮度是物體表面明亮的程度。對于發(fā)光體，亮度表明了它表面發(fā)光的本領(lǐng)，主要與它的發(fā)光特性有關(guān)；對于本身不發(fā)光的物體，它的亮度不僅與照亮它的光源的特性有關(guān)，還與物體自身的表面特性有關(guān)。例如在同樣的光線下，反射率小的黑絲絨亮度低，反射率高的白紙亮度高。照度表明物體表面被光源照明的程度，即單位時(shí)間內(nèi)投射到物體單位表面上光能量的多少。因此亮度與照度的第一個(gè)重要區(qū)別是：亮度與物體自身的表面特性有關(guān)。照度僅由光源的特性（強(qiáng)弱、遠(yuǎn)近、投射角）確定，與被照明物體的表面特性無關(guān)。

亮度與照度的第二個(gè)區(qū)別是方向性。亮度是有方向的量，談?wù)撃滁c(diǎn)的亮度還必須同時(shí)指明測試或觀察的方向。例如點(diǎn)亮的手電筒從正面看比斜看亮得多，劣質(zhì)的黑板在教室的某些位置會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的反光。照度是無方向的量，物體上某處的照度是周圍環(huán)境投射到該處所有光線之和，無論光線從何方射來，只要投射到物體上的光能量相同，對照度的影響都相同。

光亮度和光照度測量儀器分別是什么？

測試亮度的儀器叫亮度計(jì)。對于大多數(shù)本身不發(fā)光的物體，它的亮度實(shí)際是物體表面反射光的強(qiáng)度。一般光源的光亮度不僅與測量方法有關(guān)，而且與表面的位置有關(guān)。為了測量方便，常在發(fā)光面前加一光闌，以測定光闌所限制部分的發(fā)光面在水平方向的光亮度。如需要測定發(fā)光面其他部分的光亮度，可以改變光闌和探測器的位置。

1.直接測量光照度來確定光源的亮度

如上圖所示，光源面積為B，光闌離光源ab很近時(shí)，則光源ab向探測器S發(fā)出的光通量大約等于在光闌處面積為B的光源向S發(fā)出的光通量。如光闌孔的尺寸比距離r小很多，則s上的照度為：E=LB/r2。

測出光照度E和距離r，光亮度L即可確定為：L=Er2/B。

當(dāng)光源為帶狀或線狀時(shí)（如鎢帶燈或直線鎢絲燈），光闌的主要作用是限制發(fā)光體的高度，這時(shí)光源的亮度由上圖可得：

式中，r1、r2分別為探測器S與光闌D以及探測器S與光源ab間的距離；h為光闌的高度；W為發(fā)光面的寬度。

2.由光源成像的光照度來確定光源亮度

這種方法可以用于測量不可接近的發(fā)光體（如高溫發(fā)光體）和光照度很低的情況。

如上圖所示，若發(fā)光面積A1經(jīng)過透鏡D成像為面積A2。發(fā)光面及其像與透鏡D的距離分別為r1和r2，S為透鏡D的面積，τ為透鏡的透射比。如果r1和r2比A1和A2的尺寸大很多，則發(fā)光面向透鏡D發(fā)射并透過D的光通量為：

像的照度為：

由透鏡的成像關(guān)系得：

所以亮度為：

照度測量是最流行的光度測量形式。一般都用物理照度計(jì)，即用光電探測器代替人眼的光電式照度計(jì)。

照度計(jì)的測量原理較簡單，整個(gè)探測器所接收的光通量除以探測器的面積，即為所測的照度，即E=Φ/A。

由于光電探測器的光譜靈敏度分布不同于人眼的光譜光視效率V（λ），故一般的照度計(jì)在探測器前都裝有V（λ）濾光器。一個(gè)照度計(jì)是由帶V（λ）濾光器的光電探測器及電子放大和讀數(shù)系統(tǒng)所組成。過去廣泛采用硒光電池為探測器，這是因?yàn)樗墓庾V靈敏度比其他探測器更接近人眼的光譜光視效率V（λ）的緣故。但由于硅光電元件的靈敏度、穩(wěn)定性和壽命均較硒光電池為高，故近年來多采用硅光電池或硅光電二極管代替硒光電池作照度計(jì)的探測器件。

由于光電探測器所產(chǎn)生的光電流正比于所接收的光通量，測量時(shí)須將照度計(jì)的光敏表面與被測照度的表面重合，并盡量垂直于光的照射方向。所以讀數(shù)系統(tǒng)可直接指示出所測的照度值。

一般照度計(jì)的測量精度為10%左右，高精度的照度計(jì)可達(dá)3%～4%。