定义
发光强度(Luminous Intensity)描述了光源在某方向上的强度,定义为发射到单位立体角内的光通量值。
其数学表达式为:
$$ I_v = \frac{\mathrm{d}\Phi_v}{\mathrm{d}\Omega} $$
其中, $I_v $是在指定方向上的发光强度;$\Phi_v$是在指定方向上发射的光通量(单位:lm),$\Omega$是包含该方向的立体角(单位:球面度,sr)。
单位
发光强度的国际单位是坎德拉(Candela,符号 cd),是国际单位制(SI)的七个基本单位之一。定义为若一个单色光源发出频率为 540×10¹² Hz(对应波长约为555 nm,是人眼最敏感的黄绿色光)的辐射,并且在指定方向上的辐射强度为 1/683 瓦特每球面度(W/sr),则该光源在此方向上的发光强度定义为1坎德拉。
结合光通量与发光强度的关系,可推导出其数学表达式为:
$$\mathrm{cd} = \mathrm{lm} \cdot \mathrm{sr}^{-1}$$
即某光源在 1sr 立体角内的光通量为 1lm,则其该方向的发光强度即为 1cd。
发光强度分布与光通量
发光强度随发射方向(\( \theta, \varphi \) )的分布,可用于确定光源在特定立体角 \( \Omega \) 内的光通量 \( \Phi_v \):
\[ \Phi_v = \iint_\Omega I_v(\theta, \varphi) \sin\theta \, \mathrm{d}\varphi \, \mathrm{d}\theta \]
发光强度与光谱辐射强度
发光强度可由光谱辐射强度分布推导得出,公式为:
\[ I_v = K_m \int_0^\infty I_{e,\lambda}(\lambda) V(\lambda) \mathrm{d}\lambda \]
其中,\( K_m \)是最大光视效能,\( I_{e,\lambda}(\lambda) \)是波长\(\lambda\)处的光谱辐射强度,\( V(\lambda) \)是光谱光视效率。