6.3光照度和光出射度

1.光照度定义及其单位

光照度(Illuminance)简称照度，用字符E表示。定义为 : 照射到物体表面一个面元上的光通量除以该面元的面积，即单位面积上所接收的光通量大小
E=dF/dSE=dF/dS E=dF/dS
式中，dS为被照明面元的面积 dF 为面元dS上所接收的光通量。如果较大面积的表面被均匀照明，则投射到其上的总光通量F 除以总面积S称为该表面的平均光照度 E0:
E0=F/SE_{0}=F/S E0=F/S
光照度的单位为勒克斯，符号为lx，1 lx是 1 lm的光通量均匀照射到 1m^2的面积上所产生的光照度。

2. 点光源直接照射一平面时产生的光照度(距离平方反比律)

直接照射是指未经过任何光学系统的照射。点光源 O 的平均发光强度为I0，面积dS距离 O为 r，对点O所张的立体角为 dw ，dS的法线和 dw 的轴线夹角为θ 。由立体角的定义可得：
dw=dScosθr2dw={{dS cos\theta}\over {r^2}} dw=r2dScosθ
dF=Idw=IdScosθr2dF=Idw={{IdS cos\theta}\over {r^2}} dF=Idw=r2IdScosθ
于是，面积dS上的光照度为:
E=dF/dS=Icosθr2E=dF/dS={{I cos\theta}\over {r^2}} E=dF/dS=r2Icosθ
即点光源直接照射一面元时，其上的光照度与点光源的发光强度成正比，与点光源到面元的距离 r的平方成反比，并与面元的法线和照射光束方向的夹角θ的余弦成正比。垂直照射时， θ = 0°, 光照度最大；掠射时， θ = 90°，光照度为零。

3. 光出射度（Luminous Exitance)

光出射度用符号M表示。其定义为离开表面一点处的面元的光通量除以面元的面积，即从一发光表面的单位面积上发出的光通量称为该表面的光出射度。光出射度和照度E是一对相对意义的物理量，前者是发出光通量，后者是接收光通量。两者的单位相同(lm/m2)。

对于非均匀辐射的发光表面，有：
M=dF/dSM=dF/dS M=dF/dS
在较大面积上均匀辐射的发光表面，其平均光出射度为：
M0=F/SM_{0}=F/S M0=F/S

M=rEM=rE M=rE
其中r为物体表面的反射率。所有物体的反射率都小于 1。多数物体对光的反射有选择性，对不同波长的色光，有不同的反射率 r 。一般来说，物体呈现所反射的光的颜色。

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几何光学学习笔记（28）-6.3光照度和光出射度

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1.光照度定义及其单位

2. 点光源直接照射一平面时产生的光照度(距离平方反比律)

3. 光出射度（Luminous Exitance)

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