光学计量单位计算汇.doc

多年来，感光材料的感光度计算方法是以使感光材料产生一定密度值所需曝光量为计算依据的，而曝光量又是以烛光.米.秒或勒克司*秒为计量单位的。 曝光量的计算公式是； H（曝光量）=E（照度）×t（时间） 照度与光源的发光强度（光强I）成正比： E=I（光强）×D-2（D为距离） 光强的单位： （旧）烛光：又名国际烛光，国际标准照明协会（CIE）早期规定的，以特定的鲸鱼油蜡烛的单位发光强度为单位，这也是烛光一词命名的由来。显然，当时主要是以光源的亮度为依据的（亮度的定义是：单位面积发光体的光强）。 （新）烛光，法定名称坎德拉candela.cd,CIE（1942）定义为一平方厘米绝对黑体在金属铂的凝固温度（2045K）时发光强度的六十分之一，这个规定既确定了其亮度，又确定了其色温。 新烛光=0.981旧烛光 1979年，CIE又对坎德拉规定了新的标准：定义频率为540×1012Hz（即波长555nm）的单色光源每单位立体角（1个球面度）辐射能为1／683W时的发光强度。这个定义把光强单位和能量绝对单位联系起来了，含义覆盖面更广了。特别规定单色光源的波长，进一步把光的波长和机械能与亮度和光强联系起来。 在通常的感光测定工作中，都采用白光作为感光仪的光源和施照光，严格规定其色温和光强，并以烛光为光强单位，以勒克司lx为照度单位，以lx*s为曝光量单位，并以这些单位为基础的数据评价照相性能，计算感光材料的感光度，这无疑是很实用的常规方法。这个方法检测的数据和通常感光材料在应用时的实用性能是一致的，但是这仅适用于在实际应用时用白光曝光的感光材料。 对于实际应用时，用红外线或紫外线曝光的感光材料，或只对可见光谱中某个范围曝光的感光材料，则必须采用红外线、紫外线或特定光谱成分色光作为感光测定曝光时的施照光，才能反映其在实际应用时的性能。若尚采用白光作为感光测定时曝光的施照光，则根本不能反映这类感光材料的实用性能。 而在不用白光作为施照光进行曝光时，曝光量的计量单位显然不能以烛光为基点了，以红外光线为例，属不可见光线，一个很强的红外线光源（或紫外线光源），能发射很强的红外辐射能，能使红外感光胶片充分曝光，但其亮度和光强却是0 cd/m2或0 cd，而其曝光量，即胶片所接受的辐射能量，显然不等于零，因此必然应选定别的单位，而不是烛光单位，来计量这类辐射能了，采用机械能基本单位作为计量单位显然可以解决这个问题，也更能反映其他用特定光谱施照光进行曝光的情况。 我们知道，机械能量相等，而波长不同的光线产生的亮度感觉是不同的，亮度和能量强度是两个不同的概念，这是由人的视觉生理效应造成的，最强的光感，即可见性高峰，处于黄绿色的近555纳米处，该波长的光线1个瓦特（W）的能量能产生683流明（lm）的光通量： 1W(λ=555nm)=683lm 而其他波长（λ）的光线则产生的明亮度各不相同，这种特性可称之为可见度Visibility(V),即： V=f(λ)〔1〕 我们取人眼视觉灵敏的555纳米光波的可见度，作为可见度系数Visibility coefficient的基准值1.0，则其他波长光线的可见度系数V(λ)见于表1〔1〕。这样 1W=683V(λ)1m 1j=1 W.s 1 j=683V(λ)1m.s 1 lx(勒克司)=11m(流明)/m2 所以，曝光量1j/m2=683V(λ)1m.s./m2=683V(λ)lx.s(cd.m.s) 这个公式把以物理量焦耳（j=107erg）为基本单位计量的能量与传统的曝光量单位lx.s联系起来了。 以某个光源E为例，若其光谱成分为E(λ)，则其辐射能以W/m2计应为： Ee=∫∞0E（λ）dλ W/m2 〔2〕 〔3〕 此辐射能若以lm/m2计算，则应为： Ev=683∫∞0E（λ）V(λ)dλ lm/m2或lx 设该辐射施照时间为t，则曝光量H为： H＝Ee t＝t.∫∞0E（λ）dλ Ws/m2 (1) H＝Ev t＝t.683∫∞0E（λ）V(λ)dλ lx.s (2) lj=1 W.s ∴H=t∫∞0E（λ）dλ j/m2 利用这两个公式，我们可以把感光仪的曝光量以传统的lx.s(cd.m.s)为计量单位，也可以j/m2为计量单位。后者对于红外感光材料和紫外感光材料尤其重要，因为其所敏感的光谱区域的可见度系数V（λ）是零。因此，越来越多的感光材料现在采用物理量单位j/m2作为曝光量计算单位，所得到的数据覆盖面大，对比性更强。本文所讨论的医用感绿X线胶片感光度的计算问题，由于感光仪采用特定光谱的施照光进行曝光，因此也必须采用物理量单位焦耳作为计量单位。 在感绿X线胶片感光测定时，规定了感光仪曝光时的施照光的光谱成分，并且推荐了下列的一组实现