什么是光亮度?光亮度簡稱亮度,是受光物體表面因光線反射所呈現的明亮程度。它在數值上等于單位面積的光源表面,在法線方向的單位立體角內傳送出的光通量。那么,光源的光亮度怎么測量?本文對光源光亮度的定義及測量方法做了介紹,對此感興趣的朋友可以了解一下!
光源的光亮度怎么理解?
亮度用于表示發光面明亮程度,指發光表面在視線方向單位面積上的發光強度。
發光體在視網膜上成像所形成的視感覺與視網膜上物像的照度成正比,物像的照度越大,就會感覺越亮。而該物像的照度與發光體在視線方向的投影面積成反比,與發光體在視線方向的發光強度成正比。故亮度Lα可表示為:Lα=dIα/cosα·dS。
對于平均值,則有:Lα=Iα/cosα·S。
對于一個漫散射面,盡管各個方向的光強和光通量不同,但各個方向的亮度都是相等的。電視機的熒光屏就是近似于這樣的漫散射面,所以從各個方向上觀看圖像,都有相同的亮度感。
由于物體的表面亮度在各個方向上不一定相等,常在亮度符號的右下側注明角度α,指明物體表面的法線與光線之間的夾角。亮度的曾用國際單位為nt(尼特),意義為1m2表面積上,沿法線方向(α=0)產生 1cd 的發光強度,即:1nt=1cd /1m2。
有時也用另一較大單位sb(熙提)表示每1cm2 面積上發出1cd發光強度時的亮度單位:1sb=104nt。
一些常見光源的亮度值如下所示:
太陽表面(正午):225000sb
太陽表面(近地平線):160000sb
晴天天空(平均值):0.8sb
陰天天空(平均值):0.2sb
白熾燈燈絲(真空燈泡):200sb
白熾燈(充氣燈):1200sb
光源的光亮度測量方法:
一般光源的光亮度不僅與測量方法有關,而且與表面的位置有關。為了測量方便,常在發光面前加一光闌,以測定光闌所限制部分的發光面在水平方向的光亮度。如需要測定發光面其他部分的光亮度,可以改變光闌和探測器的位置。
1.直接測量光照度來確定光源的亮度
如上圖所示,光源面積為B,光闌離光源ab很近時,則光源ab向探測器S發出的光通量大約等于在光闌處面積為B的光源向S發出的光通量。如光闌孔的尺寸比距離r小很多,則s上的照度為:E=LB/r2。
測出光照度E和距離r,光亮度L即可確定為:L=Er2/B。
當光源為帶狀或線狀時(如鎢帶燈或直線鎢絲燈),光闌的主要作用是限制發光體的高度,這時光源的亮度由上圖可得:
式中,r1、r2分別為探測器S與光闌D以及探測器S與光源ab間的距離;h為光闌的高度;W為發光面的寬度。
2.由光源成像的光照度來確定光源亮度
這種方法可以用于測量不可接近的發光體(如高溫發光體)和光照度很低的情況。
如上圖所示,若發光面積A1經過透鏡D成像為面積A2。發光面及其像與透鏡D的距離分別為r1和r2,S為透鏡D的面積,τ為透鏡的透射比。如果r1和r2比A1和A2的尺寸大很多,則發光面向透鏡D發射并透過D的光通量為:
像的照度為:
由透鏡的成像關系得:
所以亮度為: