辐射度量学

光的定义

光的属性

• Radiant flux 辐射通量
• Radiant Intensity 辐射强度
• Irradiance 辐照度
• Radiance 辐射亮度

Radiant Energy and Flux (Power)

• Radiant Energy 辐射能量
  符号$Q$ 表示能量、热量
  单位 $J=Joule$
  描述了能量的大小

• Radiant Flux 辐射通量
  符号$\mathrm{\Phi }$ 表示通量、流量、功率，$\mathrm{\Phi }=\frac{dQ}{dt}$
  单位 $W=Watt$，
  *在光学中也被称为流明(光通量)$lm=lumen$
  描述了单位时间消耗、释放的能量

Radiant Intensity

Power per unit solid angle emitted by a point light source
*对于一个点光源而言，单位立体角内释放的能量
*对于一个均匀辐射的点光源而言，单位"方向"上释放的能量

$$I=\frac{d\mathrm{\Phi }}{d\mathrm{\Omega }}$$

• $\mathrm{\Omega }$ 立体角，单位：$sr=steradian$
  二维的，圆拥有$2\pi$个 *弧度(radian)，$rad=\mathrm{弧}\mathrm{长}/\mathrm{半}\mathrm{径}$
  三维的，球拥有$4\pi$个 *球面度(stradian)，$sr=\mathrm{面}\mathrm{积}/\mathrm{半}{\mathrm{径}}^2$

• $I$ 单位：$W/sr=lm/steradian=cd=candela$(坎德拉)

• 举例，对于一个均匀辐射的点光源而言

$$I=\frac{\mathrm{\Phi }}{4\pi }$$

Irradiance

Power per unit area emitted by a point light source
单位面积的辐射通量

$$E=\frac{d\mathrm{\Phi }}{dA}$$

• 单位：$W/m^2=lm/m^2=lux$
• 面积的辐射通量，要求是与面垂直的辐射，所以是投影过的辐射通量
  概念与 Lambert Diffuse 的计算一致都是计算投影后的辐射通量

Radiance

Power per unit solid angle and area emitted by a point light source
单位立体角和面积的辐射通量

$$L=\frac{d\mathrm{\Phi }}{d\mathrm{\Omega }dA}$$

• 单位：$W/(sr·m^2)=lm/（sr·m^2）=nit$
• 同样的，单位面积的辐射通量，要求是与面垂直的辐射，所以是投影过的辐射通量