什么是光度量？我們把定量地測定光的明亮程度的科學(xué)稱為光度學(xué)，而由光度學(xué)得到的規(guī)格化的明亮度量叫做光度量，光度量一般包括光能量、光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度、亮度等。本文對光度量的含義及光度量包括的物理量做了介紹。

什么是光度量？

日常生活中，所謂光的“明亮”這一用語是在不太嚴(yán)密的情況下使用的。如激光器發(fā)出的光很“亮”，但作為室內(nèi)照明就不具有充足的明亮度；又如采用幾支熒光燈作為窒內(nèi)照明可以得到明亮的環(huán)境，但用一支就不夠亮。通常用單位體積的質(zhì)量即密度來比較物質(zhì)的輕重，同樣光的明亮程度也有必要用立體角、面積等進(jìn)行規(guī)格化后予以比較。把定量地測定光的明亮程度的科學(xué)稱為光度學(xué)；由光度學(xué)得到的規(guī)格化的明亮度量叫做光度量。

光度量都是用對應(yīng)的輻射量乘光視效能得到的。輻射量是其單位為焦耳（J）、瓦特（W）等的物理量；而光度量是由視覺心理來評價物理量時得到的量，稱為心理物理量。光度量包括光能量、光通量、發(fā)光強(qiáng)度、照度、光出射度、亮度等，每個物理量都有確定的含義和單位，以下分別加以說明。

光源的光度量包括的物理量介紹：

1.光能量（Q)

光能量定義為光通量與照射時間的乘積，其單位是流明·秒（lumen second），符號為lm·s。

如果光通量在照射時間之內(nèi)隨時間而變化，則其光能量為光通量對時間的積分，即：

如果光通量在照射時間之內(nèi)恒定不變，則光能量應(yīng)為：Q=Φt。

2.光通量（Φ）

光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光能量稱為光通量：Φ=dQ/dt

光通量是用光視效能評價輻射通量（Φe）時得到的量，即能夠被人眼視覺系統(tǒng)所感受到的那部分輻射功率的大小的量度，單位是流明（lumen），符號為lm。

3.發(fā)光強(qiáng)度（I）

把光源在指定方向上單位立體角內(nèi)所包含的光通量定義為光源在此方向上的發(fā)光強(qiáng)度，即：I=dΦ/dΩ。

式中Ω為立體角，其單位是球面度（steradian），符號為sr，規(guī)定在半徑為r的球面上，面積為r2的面元對球心的張角為1sr。因?yàn)榍蛎娴拿娣e是4πr²，所以整個球面的立體角為4πsr。

發(fā)光強(qiáng)度的單位是坎德拉（candela），符號為cd。

4.照度（E）

在光接收面上一點(diǎn)處的光照度等于照射在包括該點(diǎn)在內(nèi)的一個面元上的光通量dΦ與該面元的面積dS之比，即E=dΦ/dS。

單位是勒克斯（lux），符號為lx。當(dāng)1lm的光通量均勻地照射在1m²的面積上時，這個面上的光照度就等于1lx，即1lx=1lm/m²。

5.光出射度（M）

光出射度是離開光源表面一點(diǎn)處的面元的光通量dΦ與該面元的面積dS之比，即：M=dΦ/dS。

光出射度M的單位是流明/平方米（lm/m²）。光出射度M在數(shù)值上等于單位面積光源所發(fā)射出的光通量。

照度E與光出射度M的表達(dá)式完全相同，但含義不同。前者描述的是光接收面所接收的光度特性，而后者則是描述面光源向外發(fā)出光輻射的特性。

另外，這里所說的面光源不限于灼熱固體的表面和實(shí)際光源的表面，也可以是這些自發(fā)光光源的像或自身不發(fā)光而在受照后成為光源的表面。對于受照后成為面光源的表面而言，其光出射度必然正比于其照度，因此可得：M=kE。

式中k為小于1的因數(shù)，它與受照面的表面性質(zhì)有關(guān)，若是光滑表面時則為反射因數(shù)；若是粗糙表面則為漫反射因數(shù)。

6.亮度（L）

光源在某一方向上的發(fā)光能力可以用發(fā)光強(qiáng)度來表示，但要比較兩種不同類型光源的明亮程度，就需要用到亮度這個光度量，它描述了光源在單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度，即：L=dI/dS。

亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m²）。上式中的面積應(yīng)該是一個面在觀察方向上的正投影面積，所以當(dāng)觀察方向與該面的法線夾角為θ時，上式將變?yōu)椋篖=dI/dScosθ。

因此，光源的亮度應(yīng)定義為在表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度與該面元在垂直于給定方向的平面上的正投影面積之比。將發(fā)光強(qiáng)度的定義式I=dΦ/dΩ代人L=dI/dScosθ，便可得到亮度的通用定義式：L=d²Φ/（dΩdScosθ）。

由上式可知，亮度不僅可用來描述一個發(fā)光面，而且還可以用來描述光路中的任意一個截面，如一個透鏡的有效面積、一個光闌所截的面積或一個像的面積等。此外，亮度也可以用來描述一束光，光束的亮度等于這個光束所包含的光通量除以它的橫截面積和立體角。

光源的色度量包括的色度學(xué)指標(biāo)：

光源的色度學(xué)指標(biāo)也就是光源的顏色指標(biāo)，主要有兩個：分別是色溫和顯色性。

1.色溫

黑體即完全輻射體，是一種能夠把落在它表面上的任何波長的輻射全部吸收的物體。隨溫度增加，黑體發(fā)光的顏色變化順序依次為紅→橙→黃→白→藍(lán)。當(dāng)某種光源的顏色（色品坐標(biāo)）與某一溫度下的黑體顏色（色品坐標(biāo)）相同時，就稱此時黑體的溫度為該光源的顏色溫度，簡稱色溫，用符號Tc表示，單位為開爾文，用"K”表示。色溫是由光譜功率分布所決定，色溫越高，顏色越偏向短波部分，色溫越低，光色越趨向于長波，即趨于紅黃色。

2.顯色性

光源的顯色性是描述光源顏色特性的另一個方面，即物體在光源照明下所呈現(xiàn)顏色的真實(shí)性。可表述為：在某光源照明下所呈現(xiàn)顏色效果與在日光或黑體輻射照明下的一致性。光源顯色性一般用顯色指數(shù)來表示，該指標(biāo)代表相同樣品在某種光源下與日光下觀察時接近程度，顯色指數(shù)的范圍為0-100，數(shù)值越高，表示在這種光源下觀察顏色的效果越好（與日光越接近），反之則越差。