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【清易科普】什么是光照強度(上)!

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作者:光學人生來源:https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=159255網址:https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=159255

光照強度的定義

光照強度是一種物理術語,指單位面積上所接受可見光的光通量。簡稱照度,單位勒克斯(Lux或Lx)。用于指示光照的強弱和物體表面積被照明程度的量。

在光度學(photometry)中,“光度”是發光強度在指定方向上的密度,但經常會被誤解為照度。光度的國際單位是每平方米所接受的燭光(中國大陸、港澳稱坎德拉)。

光照強度對生物的光合作用影響很大。可通過照度計來測量。

一個被光線照射的表面上的照度(illumination/illuminance)定義為照射在單位面積上的光通量。設面元dS上的光通量為dΦ,則此面元上的照度E為:E=dΦ/dS 。1 lx=1 lm/㎡。被光均勻照射的物體,在1平方米面積上所得的光通量是1流明時,它的照度是1勒克斯。流明是光通量的單位。發光強度為1燭光的點光源,在單位立體角(1球面度)內發出的光通量為“1流明”。燭光(Candela),音譯“坎德拉”。燭光的概念最早是英國人發明的,它是發光強度(Luminous intensity)的單位。

當時英國人以一磅的白蠟制造出一尺長的蠟燭所燃放出來的光來定義燭光單位。而如今的定義已有了變化:以一立方厘米的黑色發光體加熱,一直到該發光體將熔為液體時,所發出的光量的1/60就是標準光源,而燭光就是這種標準光源所放射出來的光量單位。

光照強度的術語

1.自然光照與人工光照

日光照射即為自然光照,燈光照明即為人工光照。

2.光照周期與光照時間

自然界一晝夜 24h為一個光照周期。有光照的時間為明期,無光照的時間為暗期。自然光照時一般以日照時間計光照時間(明期);人工光照時,燈光照射的時間即為光照時間,為期24h的光照周期為自然光照周期;為期長于或短于24h的稱為非自然光照周期;如在24h內只有一個明期和一個暗期的稱為單期光照;如在24h內出現二個或二個以上的明期或暗期,即為間歇光照。一個光照周期內明期的總和即為光照時間。

3.發光強度

光源在某一方向立體角內透過光通量的大小。單位:坎德拉(candela,cd)。

4.光通量

光源單位時間內所輻射的光能叫光源的光通量,其單位是流明(各點都與1燭光光源相距1英尺的1平方英尺面積上的光量為1流明)。

5.相關定義

照度是物體被照明的程度。也即物體表面所得到的光通量與被照面積之比,單位是勒克斯Ix (1勒克斯是1流明的光通量均勻照射在1平方米面積上所產生的照度) 或英尺燭光fc(1英尺燭光是1流明的光通量均勻照射在1平方英尺面積上所產生的照度),1 fc=10.76 lx。

夏季在陽光直接照射下,光照強度可達6萬~10萬lx,沒有太陽的室外0.1萬~1萬lx,夏天明朗的室內100~550lx,夜間滿月下為0.2lx。

白熾燈每瓦大約可發出12.56 lx的光,但數值隨燈泡大小而異,小燈泡能發出較多的流明,大燈泡較少。熒光燈的發光效率是白熾燈的3~4倍,壽命是白熾燈的9倍,但價格較高。一個不加燈罩的白熾燈泡所發出的光線中,約有30%的流明被墻壁、頂棚、設備等吸收;燈泡的質量差與陰暗又要減少許多流明,所以大約只有50%的流明可利用。一般在有燈罩、燈高度為2.0~2.4m(燈泡距離為高度的1.5倍)時,每0.37㎡面積上需1W燈泡、或1㎡面積上需2.7W燈泡可提供10.76 lx。燈泡安裝的高度及有無燈罩對光照強度影響很大。

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