4、光度学与辐射与物质相互作用基础

光度学与辐射与物质相互作用基础

1. 光度学基础概念

1.1 光度学与辐射测量的区别

光度学主要研究辐射量与人类眼睛对亮度的感知之间的关系。而辐射测量涉及所有波长的电磁辐射，光度学仅关注电磁光谱中的可见光部分，人类眼睛对 380 - 780 nm 的辐射敏感，此范围内的辐射才被称为“光”。

1.2 人眼的光谱响应

人眼通过视网膜感知光，视网膜有两种不同类型的受体：视杆细胞和视锥细胞。在高辐照度下，视锥细胞用于检测光并产生颜色感觉（明视觉）；视杆细胞主要用于低光照水平下的夜视（暗视觉）。
- 明视觉光谱发光效率函数 ：“标准”适应光的眼睛的响应由归一化的明视觉光谱发光效率函数 V(λ) 定义，它反映了眼睛响应随波长的变化以及每个波长引起亮度感觉的有效性。
- 暗视觉光谱发光效率函数 ：暗适应人眼的光谱响应由暗视觉发光效率函数 V ′(λ) 定义。这两条曲线分别于 1924 年和 1951 年被国际照明委员会（CIE）正式采用为标准。
- 中间视觉 ：在中间光照水平下，明视觉和暗视觉都会参与，这个范围称为中间视觉。

1.3 光度学量的定义

为了将辐射量转换为相应的光度学量，需要光谱发光效率函数的绝对值。目前，明视觉在 555 nm 处的转换因子为 683 lm W⁻¹，暗视觉在 507 nm 处的转换因子为 1754 lm W⁻¹。
- 发光能量和发光通量 ：发光能量是指在人眼视网膜上引起视觉感觉的辐射能量部分；发光通量定义