几何光学学习笔记（26）-6.1光通量
光能及其计算
前面都没有涉及能量大小的问题。从能量的观点看，几何光线的进行方向近似地代表光能的传播方向，光学系统可以看做是光能的传递系统。辐射能从目标(辐射源)发出，经过大气等中间介质、光学系统，最后传递到接收器(人眼、感光底片、光电接收器件等)。一个光学系统，除了前几章讨论的几何光学性能外，其光能是否足以使接收器感受，显然也是一个重要的性能指标。一般的光学系统只能"传递"而不能"增加"光能，问题是如何保证获得所需的能量，更有效地利用能量和减少传递过程中的损失。
6.1光通量
1.辐（射能）通量（Radiant Flux）
辐[射能]通量或称辐[射]功率，符号为 P。辐[射能]通量的定义是"以辐射的形式发射、传播、和接收的功率"，单位为瓦特（W）。
光是电磁辐射波谱中的一部分。期才糊才能的物体，称为一次辐射源。受别的酬报酬才后透射或反射能量的物体，称为二次辐射源。两种糊情统称为辅才体，它可以是实物，也可以是实物所成的像。
辐射可能由多种波长组成，每种波长的辐通量又可能各不相同。总的辐通量应该是各个组成波长的辐通量的总和。
d P = P I d λ , P = ∫ P I d λ dP=P_{I}d\lambda,P=\int P_{I}d\lambda dP=PIdλ,P=∫PIdλ
P I P_{I} PI辐通量随波长变化的函数。
2.接收器的光谱响应
收器对所能感受的波长是有选择性的。一种类型的接收器只能感受一定的波长范围，且对各种波长的响应程度(反应灵敏度)也不相同。如有的光电接收器对蓝光的感受能力比绿光强，而不能感受波长为 0.6μm以上的红光。人眼作为一种接收器也具有波长选择特性。
接收器对不同波长电磁辐射的反应程度称为光谱响应度或光谱灵敏度，对人眼来说有一个专门术语，称为光谱光视效率(Spectral Luminous Efficiency)，又译作"视见函数"。经过测试，人眼对于555nm（黄绿色）的光具有最灵敏的感受。如下图所示，不同的接收器也具有不同的光谱灵敏度曲线。
3.光通量
P I P_{I} PI辐通量随波长变化的函数， V λ V_{\lambda} Vλ是光谱光视效率。那么光通量的定义式如下：
F = ∫ P λ V λ d λ F=\int P_{\lambda}V_{\lambda}d\lambda F=∫PλVλdλ
如果某光敏件的光谱灵敏度 G(I)相当于人眼的光谱光视效率，则作用到该件上能引起电信号的有效辐通量可表示为：
P d = ∫ P λ G λ d λ P_{d}=\int P_{\lambda}G_{\lambda}d\lambda Pd=∫PλGλdλ
辐射通量和光通量同为功率，单位都是瓦特（W），但是在有关可见光能的问题中，光通量F 的通
用单位为"流明"（lm）。
4.光通量和辐通量之间的换算
由理论和实验可知， 1 瓦特的频率为 540x lO12 面的单色辐射的辐通量等于 683 lm的光通量，对其他波长的单色光， lW辐通量引起的光刺激都小于 683lm，它们的数值关系就是光谱光视效率，即对于其他波长的
单色光有 lW辐通量等于 683 V ( λ ) V(\lambda ) V(λ) ，得光通量为：
F = 683 ∫ P λ V λ d λ F=683\int P_{\lambda}V_{\lambda}d\lambda F=683∫PλVλdλ
这个式子跟上面那个式子唯一的区别就是单位从W换成了lm。
以电为能源的光源，往往用实验方法测出每瓦特电功率所产生的光通量(lm数)作为该类光源的发光效率，即：
1 W 电 功 率 的 发 光 效 率 = 该 光 源 的 光 通 量 ( l m ) 该 光 源 的 耗 电 功 率 （ W ） 1W电功率的发光效率={该光源的光通量(lm)\over{该光源的耗电功率（W）}} 1W电功率的发光效率=该光源的耗电功率（W）该光源的光通量(lm)
一个 100W钨丝灯发出的总光通量为 1400lm，则发光效率为 1400/100=14 lm/W。一些常用光源的发光效率参见表 ：
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