【种花家务·物理】4-5-02光通量『数理化自学丛书6677版』
【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
第五章光度学
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳；热量的单位卡路里等于4.186焦耳；电荷的单位静库（1库伦=3×10⁹静库）；电势的单位静伏等于300伏特。另外这套老教材中力的单位常用公斤、克等，但如今是不允许的，力是不能使用质量单位的。】
§5-2光通量
【01】光源发光时，总要消耗其他形式的能，象电灯发光时要消耗电能，煤油灯发光时要消耗化学能等等。而照射在物体上的光能，也可以转变为其他形式的能，例如：日光照在物体上，可以使物体发热，增加了物体的内能；晒太阳会使皮肤发黑，这是有一部分光能转变成为化学能了。光能就是光所具有的能量，所以，光源也就是一种把其他形式的能转变成为光能的装置。光源发光时，不断地向四周空间辐射出光能，设光源在t秒内总共辐射出的光能是 A，我们就把辐射出的光能跟辐射所经历的时间之比叫做光源的光通量。如果在 t 秒内通过物体某一面积的光能是 A，我们就把通过这一面积的光能跟照射时间的比叫做通过这一面积的光通量。光通量一般用 F 来表示，也就是，光通量的单位是流明。
【02】多大的光通量是 1 流明呢？为了说明光通量的单位——流明是怎样规定的，我们先介绍立体角这个概念。
【03】以空间任一点 O 为球心，以 r 为半径作一球体，再以球心 O 为顶，以球面的一部分 S 为底，截下一个圆锥体来（如图5·2所示），这个圆锥体内的空间，就叫做立体角 ω 。如果所截取的球面积 S 刚好是球半径 r 的平方倍，则这部分球面所对的立体角就规定为一个单位立体角。因为球面积等于 4 π r²，所以整个球面所包的立体角，总等于4π个单位立体角。
【04】1 烛光的点光源，在单位立体角内所发射的光通量，就叫做 1 流明。发光强度是 1 烛光的光源，它所发出的总光通量就是 4π 流明。如果光源的发光强度是Ⅰ烛光，那么，这个光源所发出的总光通量就是 流明。
例1.有一个点光源，发光强度是10烛光，如果以这个点光源为球心，以1米长为半径作一球面，问在球面上多大的面积范围内所通过的光通量刚好是1流明？整个球面所通过的光通量又是多少流明？如是球半径增大为2米和3米，结果又会怎样呢？
【解】
根据流明的定义，1 烛光的点光源，在每一个单位立体角内射出的光通量就叫做 1 流明。现在球面的半径是 1 米，在球面上取一面积 S＝r²＝1米²，则这个球面上每 1 米²的面积所对的立体角就是一个单位立体角，光源的发光强度是 10 烛光，它在一个单位立体角内射出的光通量应该是 1 流明的 10 倍，即 10 流明，也就是每 1 米²的球面上通过的光通量是 10 流明，所以，球面上每 0.1 米²通过的光通量是 1 流明。
由于点光源是置放在球心上的，通过整个球面的总光通量就是光源所射出的总光通量，所以(流明)。
如果球半径增大为 2 米，则球面上每 r²＝4米² 的面积所对的立体角为 1 单位立体角，即每 4 米²的面积上所通过的光通量为 10 流明，所以这时球面上每 0.4 米²面积上所通过的光通量为 1 流明。如果球半径增大为 3 米，则每 9 米的球面上通过 10 流明的光通量，即球面上每 0.9 米²的面积上所通过的光通量是 1 流明，从计算的结果可以看出，半径是 1 米时，每 0.1 米²的球面上通过 1 流明的光通量；当半径增大到 2 米时，则每 0.4 米²的球面上通过相同的光通量；当半径增大到 3 米时，则每 0.9 米²的球面上通过 1 流明的光通量，即相同的立体角（从而光源射出相同的光通量）所对的球面，是随着球半径 r 增大成平方地增大的。图5·3可以说明这一点。
至于半径增大为 2 米、3 米以后，整个球面上所通过的总光通量，仍旧应当等于光源所射出的总光通量，即 125.6 流明。
