一、光的特性

    光学和电磁场理论指出：光是一种可以看得见的电磁波，它具有波粒二象性－－波形性和微粒性。电磁波的谱极为宽广，它包适无线电波、可见光谱、紫外线、X射线和宇宙射线等，它们分别占据的频率范围如图1.1－2所示。

    可见光谱的波长范围在380～780mm之间，随着波长的变化，人眼主观感随之变化，表现为两个重要特性：

    1、不同波长的不具有不同的光颜色。若光的波从780nm依次递减变化到380nm，光的颜色红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，比780nm更长的电磁辐射是红外线，比380nm更短的电磁辐射是紫外线。

    2、辐射功率相同但波长不同的光给人眼的亮度不相同。下面将详细说明这一重要特性。

二、辐射通量

    所谓光源辐射通量就是指其辐射功率，而光源对某面积的辐射通量是指单位时间内通过该面积的辐射能量；光源总的辐射功率（或总辐射通量）是指单位时间内通过包含光源的任一球面的辐射能量。其单位是尔格/秒或者瓦（焦耳/秒）。

    通常光源发出的光是由各种波长组成的，每种波长都是具有各自的辐射通量。光源总的辐射通量应该是各个波长辐射通量之和。例如图1.1－3表示甲、乙两种光源辐射功率波谱P（l ）的曲线，它表示辐射通量按波长分布的情况。甲光源是等能分布的，乙光源是非等能分布的。在某一极窄范围内的辐射通量（图中阴影线所示面积）为：

Wl ..l ＋dl ＝P（l ）dl (1.1－1）

总的辐射通量为

(1.1－2）

式中，W的单位为工率单位，如瓦。

三、相对视敏度函数

    辐射功率相同波长不同的光对人眼产生的亮度感觉是不相同的。1933年国际照明委员会（CIE）经过大量实验和统计，给出人眼对不同波长光亮度感觉的相对灵敏度，称为相同视敏度。表1－1给出了相对视敏度的 佳数据，图1.1－4是根据表1－1作出的曲线，称为相同视敏函数曲线。它的意义是：人眼对各种波长光的亮度感觉灵敏度是不相同的。实验表明：在同一亮度环境中，辐射功率相同的条件下，波长等于555nm的黄绿光对人的亮度觉 大，并令其亮度感觉灵敏度为1；人眼对其它波长光的亮度感觉灵敏度均于黄绿光（555nm），故其它波长光的相对视敏度V（l ）都小于1。例如波长为660nm的线光的相对视敏度V（660）－0.061，所以，这种红光的的辐射功率应比黄绿光（555nm）大16倍（即1/0.061＝16），才能给人相同的亮度感觉。

当l <380nm和l >780nm时，V（l ）＝0。这说明紫外线和红外线的射功率再大，也不能引亮度感觉，所以红外线和紫外线是不可见光。这也是自然选择的结果。假如人眼对红外线也能反映，那么这种近似光雾的热辐射将会成为人们观察外部世界的一种干扰。

四、光通道

    如前所述，在相同的亮度环境条件下，辐射功率相同波长不同的光所引起的亮度感觉不同；辐射功率不同，波长也不相同的光可能引起相同的亮度感觉。为了按人眼的光感觉去度量辐射功率，特引入光通量的概念，单一波长的光称为单色光称为单色光。其光通量F （l 1）等于辐射功率P（l ）与相对视敏度的乘积，

F（l 1）＝P（l 1）V（l 1）光瓦 （1.1-3）

两个或两个以上波长的光称为复合光。其光通量等于各波长光通量之和，

光瓦 (1.1-4）

    光通量的单位是光瓦和流明，1光瓦第于辐射率为1瓦波长为555nm的黄绿光产生的光通量。1流明等于绝对黑体在铂的凝固点温度下，从5.303×10-3平方厘米面积上辐射出的光通量。它们的互换关系是：

1光瓦＝680流明，1流明＝1/680光瓦。