幾個表示「光」的概念

2021-10-25 01:41:12 字數 1777 閱讀 8585

1、光強、光通量、照度和亮度的概念

光強(發光強度):luminous intensity,指光源在給定方向上單位立體角內所發出的光通量,符號用i表示,單位為坎德拉(cd),1 cd = 1 lm/sr

光通量:luminous flux,指光源單位時間內所輻射的光能,符號用f表示,單位為流明(lm),1 lm = 1 cd×sr,等於乙個具有1cd(坎德拉)均勻發光強度的點光源在1sr(球面度)單位立體角內發射的光通量

照度(光照強度):illuminance,指單位面積入射在表面上的總光通量,即物體表面所得到的光通量與被照面積之比,符號用e表示,單位為勒克斯(lux或lx),用於指示光照的強弱和物體表面積被照明程度的量,1 lux = 1 lm/m²

區別:2、 坎德拉、流明和勒克斯的概念

前記:si為國際單位制(international system of units)的簡稱,來自法語 système international的縮寫,包括七個基本單位:安培(ampere),開爾文(kelvin),秒(second),公尺(metre),千克(kilogram),坎德拉(candela),摩爾(mole),和22個衍生單位,例如流明和瓦特

坎德拉(candela)是發光強度的單位名稱,用cd表示,指點光源在給定方向上發射的每單位立體角的發光功率。坎德拉這個詞在拉丁語中意為蠟燭,之前(2023年)被定義:一支普通蠟燭發出的光線大約為乙個坎德拉,現定義:發射頻率為5.4×1014 hz的單色輻射光源的發光強度,為給定方向上具有1/683瓦特/球面度的輻射強度。發光強度不是簡單地累加每個波長的功率,每個波長的功率由標準光度函式(人眼對不同波長的靈敏度模型)加權。如下為光度函式(luminosity function)曲線

流明(lumen)是光通量的單位名稱,為si衍生單位,光源在乙個球面度的立體角上均勻地發射乙個發光強度坎德拉,則發射到該角度的總通光量是乙個流明,流明與勒克斯有關,勒克斯是每平方公尺一流明。

勒克斯(lux)是光照強度的單位名稱,為si衍生單位,單位流明和勒克斯之間的差異在於勒克斯考慮了光通量擴散的區域。1000流明的光通量集中在一平方公尺的面積內,照亮該平方公尺,照度為1000勒克斯。相同的1000流明,分布在10平方公尺以上,產生的調光照度僅為100勒克斯。

輻射功率為1瓦的光源的光源,其中眼睛最有效的顏色(波長為555nm,在光譜的綠色區域中)具有683流明的光通量。因此,根據光譜分布,流明代表至少1/683瓦的可見光功率。

根據波長(λ)=光速(μ)x週期(t)=光速(μ)/頻率(ν),λ=3×108/5.4×1014=556nm,對應為綠色附近的可見光譜中。

3、眼睛感光細胞介紹

感光細胞(photoreceptor cell):感光原理是細胞中的光感受器蛋白吸收光子,引發細胞膜電位的變化

rods(視桿細胞),cones(視錐細胞),and photosensitive retinal ganglion cells(感光視網膜神經節細胞)

視桿細胞比視錐細胞更敏感,可感受到單個光子,幾乎負責全部夜視,但視桿細胞在色覺上幾乎沒有作用,這就是在昏暗的光線下顏色不太明顯的主要原因。視錐細胞幾乎負責明視,存在三種不同(s,m,l)型別的視錐細胞。其中s錐體細胞隨機排列,其個數遠少於m和l錐體細胞,m和l錐體細胞的比例在正常視力人群中的變化很大,如下為視杆和視錐細胞的光譜靈敏度圖

紅綠色盲就是由於l錐體細胞(紅色)或m錐體細胞(綠色)缺失或突變,使受影響的人難以區分紅色和綠色

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