照度 (Illuminance)
照度
照度是表征被照表面单位面积上接收光通量多少的物理量,直接反映表面被照亮的程度。其大小取决于光源的发光强度、照射距离及角度(遵循平方反比定律和余弦定律),与被照物体的材质、反射特性等自身属性无关。
单位:国际单位为勒克斯(lux,符号:lx),定义为 1 流明(lm)的光通量均匀分布在 1 平方米(m²)的面积上,即 $1\ \text{lx} = 1\ \text{lm/m}^2$
数学表达式: $E = \frac{\varPhi}{S}$
式中:
- $E $为照度(单位:lx);
- $\varPhi$为通过受照面积的光通量(单位:lm);
- $S$为受照物体的表面积(单位:m²)。
照度的测量
主要使用照度计(Luxmeter)。
照度(Illuminance)的测量核心是模拟人眼对不同波长光的敏感度。核心部件是带有光学滤光片的光电二极管,其作用是让探测器的光谱响应与 CIE 标准视见函数(人眼的敏感度曲线)相匹配,从而确保测量结果与视觉感知一致。为保证测量准确,探测器的灵敏度需要满足余弦响应特性,即入射光的测量信号不受入射角度影响,确保不同方向的光线都能被正确计量。
照度与辐照度的区别?
照度是一个光度学量,会考虑人眼对不同波长光的敏感度差异;而辐照度是对应的辐射度量,代表单位面积上的总光功率(单位:W/m²),不经过人眼视觉敏感度的加权。
照度与亮度的区别?
照度量化的是入射到表面的光(单位:lm/m²),而亮度表征的是表面的视觉明亮程度,描述的是表面在特定方向上发射或反射的光(单位:lm·sr⁻¹·m⁻²)。
光源距离如何影响照度?
对于小型各向同性光源,照度会随距离的平方而衰减。这是因为随着距离 $d$ 的增加,总光通量会分布在更大的球面面积 $4\pi d^2$ 上。
