光度学

光度学是研究光强弱的学科。不同于辐射度量学，光度学把不同波长的辐射功率用光度函数加权。

人眼与光度学

黑色曲线为亮适应光度函数曲线，绿色曲线为暗适应光度函数曲线。实线为CIE 1931标准。断续线为1978年修正数据。点线为2005年修正数据。横坐标单位为nm。

人眼能相当精确地判断两种颜色的光亮暗感觉是否相同。所以为了确定眼睛的光谱响应，可将各种波长的光引起亮暗感觉所需的辐射通量进行比较。在较明亮环境中人的视觉对波长为555.016nm的绿色光最为敏感。设任意波长为 $\lambda$ 的光和波长为555.016nm的光产生同样亮暗感觉所需的辐射通量分别为 $\Psi _{\lambda }$ 和 $\Psi _{555.016}$ ，把后者和前者之比

V(\lambda )={\frac {\Psi _{555.016}}{\Psi _{\lambda }}}

叫做光度函数(luminosity function)或视见函数(visual sensitivity function)。例如，实验表明，1mW的555.0nm绿光与2.5W的400.0nm紫光引起的亮暗感觉相同。于是在400.0nm的光度函数值为

V(400.0nm)={\frac {10^{-3}}{2.5}}=0.0004.

衡量光通量的大小，要以光度函数为权重把辐射通量折合成对人眼的有效数量。对波长为 $\lambda$ 的光，辐射强度为 $\psi (\lambda )$ ，光通量为 $\Phi _{v}$ ，则有

\Phi _{v}=K_{max}\int V(\lambda )\psi (\lambda )d\lambda

式中 $K_{max}$ 是波长为555.016nm的光功当量，也叫做最大光功当量，其值为683 lm/W。

國際單位制光度單位
物理量	英文	符號	計量單位	單位符號	註釋
光通量	Luminous flux	Φ_v	流明	lm（lm= cd·sr）	單位時間內由光源所發出或由被照物所吸收的總光能。
發光強度(光度)	Luminous intensity	I_v	坎德拉(燭光)	cd（cd= lm/sr）	光源在給定方向上，每單位立體角內所發出的光通量。
亮度(輝度)	Luminance	L_v	坎德拉每平方米	cd/m²	單位面積光源在給定方向上，在每單位面積內所發出的總光通量。其單位有時也稱尼特（nit）。
光能(光視效能)	Luminous energy	Q_v	流明·秒	lm·s	單位有時被稱作"talbot"。
照度	Illuminance	E_v	勒克斯	lx（lx= lm/m²= cd·sr/m²）	物體表面每單位面積所吸收可見光的光通量，用於入射表面的光。
光出射度	Luminous exitance	M_v	勒克斯	lx（lx= lm/m²= cd·sr/m²）	物體表面每單位面積所發出可見光的光通量，用於出射表面的光。
曝光量	luminous exposure	H_v	勒克斯·秒	lx·s	也称作photometric exposure。
發光效率/光效	Luminous efficacy	η	流明每瓦特	lm/W= cd·sr/W	通常指光源光通量與光源輸入電功率的比值，有時也指光通量與輻射通量的比值。
光源能量利用率	luminous efficiency	V	純數量	無單位	光源輻射通量與光源輸入電功率的比值。

非SI的光度学单位

发光强度

烛光(candlepower) = 1 坎德拉

亮度

英尺-朗伯(Footlambert) = 1/π 烛光每平方英尺 = 3.426 烛光每平方米
朗伯(lambert) = 1/π 烛光每平方厘米
毫朗伯（Millilambert）= 1/1000 朗伯
熙提(Stilb) = 1 烛光每平方厘米

照度

英尺烛光(Foot-candle)，字面意义是发光强度为1坎德拉的点光源的1英尺距离处的表面的照度。1 ft-c = 1 lm/ft² = 10.764 lux. 工业上常常采用1 ft-c = 10 lux.
辐透或厘米烛光(Phot)，相当于"流明每平方厘米"

参考文献

Michael Bass (ed.), Handbook of Optics Volume II - Devices, Measurements and Properties, 2nd Ed., McGraw-Hill 1995, ISBN 978-0-07-047974-6 pages 24-40 through 24-47

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