光度學

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簡介

在光學領域，光度學被定義為提供光線測量的術語，如同人類眼睛所感知的那樣。這種測量涉及與人類眼睛可見範圍內電磁能量的心理物理屬性相關的測量。然而，光度學的概念與輻射學有很大區別，因為輻射學涉及與光學輻射相關的測量。

在處理光度學這一概念時，術語“發光”具有重要意義。

光度學的定義

• 簡單來說，光度學可以被認為是測量人眼感知到的光的亮度。然而，光度學的概念早在 2000 年前就出現了，當時著名的希臘天文學家喜帕恰斯能夠將恆星分類為六種亮度。

• 在現代，光度學是每個波長處觀察到的輻射功率。此波長根據人類的亮度敏感度（sciencedirect.com，2022 年）由光度函式加權。

• 眾所周知，人眼無法感知所有可見光波長，因此光度計科學開啟了測量每個波長功率的可能性，以顯示人眼敏感度的各個方面。

光度量

在談論光度學科學時，提到了四個物理光度量。這四個量分別是光通量、照度、亮度和最後的發光強度。

光通量表示從光源產生的可見光的功率測量，或者它可以是貼合的光（Konicaminolta.com，2022 年）。此量以流明 (lm) 為單位進行評估。然而，照度決定了入射到表面上的單位面積上的光通量總數。亮度的概念旨在為從光源發出的光的強度提供正確的方向。

1942 年，一個名為國際照明委員會 (CIE) 的成員委員會闡述了人眼平均的響應。某些人群暴露在光線下，並進行了人眼光適應的測量。然而，下圖顯示，人們對綠色反應強烈。此外，他們對光譜的極端部分（即紅色和紫色）的敏感度相對較低。

圖 1：人眼對各種波長的相對敏感度

光度學定律

圖 2：光度學定律

光度學定律對於確定光度計的概念和光度計的使用至關重要。光度學定律確定了表面照明強度的概念，該強度與光源和表面之間觀察到的距離的平方成反比。在上圖中，光源用字母“S”表示，表面照明強度用 E 表示（Ecoursesonline.iasri.res.in，2022 年）。

然而，光度距離定律是透過繪製照度作為距離倒數和平方值的函式來評估的。

什麼是光度計？

術語“光度計”來源於詞根“photo”，意為光，這種儀器用於測量光與反射材料相互作用時進行的相互作用。該裝置還用於進行涉及光度學概念的多個領域的研究。該裝置有助於測量從紅外到紫外輻射的電磁輻射所傳遞的強度（Researchgate.net，2022 年）。

這些範圍還包括存在於電磁頻譜中的可見部分。此外，它透過使用光敏電阻、光電二極體和光電倍增管將光能轉換為電流。

然而，光度計用於測量某些引數，包括照度、輻照度、光的吸收方面、熒光、光的反射、發光、磷光概念以及最後光的散射現象。

圖 3：光度計

光度計型別

有兩種型別的光度計用於測量光的亮度，第一種是分光光度計，第二種是濾光光度計。分光光度計使用單色儀來感知由一個波長定義的單色光（Gamma-sci.com，2022 年）。

單色儀是藉助稜鏡或光柵構建的。另一方面，濾光光度計使用光學濾光片來提供單色光。

光度計遵循的原理

簡單來說，光度計用於評估光如何與反射材料相互作用，這是透過遵循光度學原理來實現的。有些儀器遵循光度學原理來觀察光如何被吸收和反射。然而，還有其他光度計將白光照射到表面，並有助於提供反射光量的測量值。然而，它遵循的原理是，當光穿過有色溶液時，某些波長的光會被溶液根據其選擇性吸收（Physics.stackexchange.com，2022 年）。

這進一步為溶液中光的吸收光譜提供了圖。光的最大吸收發生在特定波長處，並且已知是該溶液的吸收最大值。然而，某些波長的光不會被吸收，而是會被透射，從而為溶液提供顏色。

光度學的應用

光度學可以應用於以下幾個方面。高度靈敏的光度計用於有效評估與陰極射線管、液晶顯示器以及平板顯示器的對比度比率（Bwbtech.com，2022 年）。

平板顯示器的對比度和亮度顯示是透過測角光度計在大量角度範圍內進行表徵來完成的。光度裝置用於快速準確地測試儀表板。

結論

本教程確定了光度學概念下的概念，該概念定義了光強度的方面。簡單來說，亮度最好用“發光”一詞來確定。然而，亮度的強度是根據普通人眼感知能力來測量的，這被稱為光度學。

常見問題 (FAQ)

Q1. 光度學的加權函式是什麼？

光度學中存在兩種型別的加權函式，即光照條件下的視敏度函式和黑暗條件下的暗視覺函式。

Q2. 光度學的基本單位是什麼？

測量光度學概念所需的單位稱為流明。這些光度函式由 CIE 標準確定。

Q3. 什麼被確定為輻射測定？

輻射測定通常與光度學混淆，並且被稱為輻射強度的研究。

Q4. 光度計的應用是什麼？

光度計主要用於駕駛艙顯示器的快速測試，用於汽車儀表板。

參考文獻

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Sciencedirect.com，(2022)，光學，檢索自：https://www.sciencedirect.com [檢索日期：2022 年 6 月 8 日]