【种花家务·物理】4-5-03照度『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。】  

§5-3照度

【01】在工作和日常生活中，我们能不能看清楚一个物体，或能不能辨别物体上极其细微的部分，这都与物体表面被照明的程度有关系。在上一章里讲过，眼晴要看清楚一个物体，条件之一是：物体在视网膜上成的象要足够明亮，而这一点又是由物体表面被照明的程度等来决定的。为了表明物体被照明的程度，我们引进一个叫做照度的物理量。

【02】物体被照明的程度，显然与照射到物体表面上来的光通量有关，如果物体的表面积大小一定，照射在表面上的光通量不同，这个物体被照明的程度就不一样；同样，如果相同的光通量照射在两个表面积大小不同的物体上，那么这两个物体被照明的程度也会不一样。我们把物体表面上所得到的光通量跟这个被照射的面积的比，叫做这个表面的照度。

【03】如果用 F 表示物体表面所得到的光通量，S 表示被照射的面积，E 表示这个表面的照度，那么，  。

【04】这个定义反映了实际的情况，当物体表面积一定时，表面得到的光通量越多，表面的照度就越大；如果表面所得到的光通量是一定的，在均匀照射的情况下，被照射的面积越大，则照度越小。

【05】照度的单位是勒克司。被均匀照射的物体，1 平方米面积上所得到的光通量是 1 流明时，它的照度就是 1 勒克司。

【06】在工作和学习的时侯，保持合适的照度，对提高我们的工作效率和学习效率都有很大的好处；经常在不稳定光源的照射下，或在过于强烈或过于阴暗的光线照射下工作，对眼睛都是不利的，应当注意防止。下表中所列的是几种不同工作情况下的标准照度和在某些情况下的实际照度。

【07】有时候为了充分利用光源，我们常常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一方向被照面上的照度。例如探照灯、手电筒和汽车前灯都装有反射镜，马路上的路灯、机床工作台上的台灯，为了增加路面和工作处的照度，灯上也都装有一个灯罩。

【08】在第四章里讨论显微镜时曾经提到，它的物镜的焦距总是设计得比较短，其原因之一就是让标本能够靠近物镜，使得从标本射入镜筒的光线尽可能地多，从而增加象的照度，看起来象就可以更清楚一些。在所讨论的儿种望远镜中，也有这样一个作用：从远方物体某一局部射来的近似平行光束经过物镜和目镜两次折射以后，从目镜射出来时，这一平行光束比原来的狭细了，同样多的光通量【因为透镜对光的吸收作用较少，所以可不予考虑】被容纳在更狭细的范围里，所成象的照度当然就增大了.一般望远镜总是物镜的直径比较大，目镜的直径比较小【由于望远镜观察的对象与显微镜不同，所以望远镜物镜的直径做得比较大，目的还在于使观察的范围能够更广阔一些】，用望远镜观察物体的时候，物体的象与不用望远镜直接观察时相比，不仅视角增大了，而且照度也要大一些。用双筒望远镜看舞台上表演时，我们会感到这时舞台上的演员和道具都变得更明亮了，也就是这个缘故。

例2.有一个点光源，放在半径是 2 米的球心上，已知这个球面上每 4 米²的面积所得到的光通量是 8 流明，试求光源的发光强度Ⅰ、光源射出的总光通量 F 和球面上的照度 E  。

【解】

        根据单位立体角的规定（在球面上取面积 S，恰好是球半径 r 的平方，这个球面所对的就是一个单位立体角）可以知道，半径是 2 米的球面上，4 米²的球面所对的立体角就是1  个单位立体角。所以题目中所给的条件也就是已知点光源在每单位立体角中发出的光通量是 8 流明；又知道 1 烛光的点光源在每一单位立体角中发出的光通量是 1 流明，而题意中已知点光源在每单位立体角中发出的光通量是 8 流明，所以光源的发光强度应当是 1 烛光的 8 倍，也就是 8 烛光。

        从光源的发光强度求光源发出的总光通量，可以根据公式：F＝4 πⅠ＝4×3.14×8＝100.5流明。

        球面上的照度可以根据照度的定义式来计算，光源发出的总光通量是 100.5 流明，投射在整个球面上，球面积 S＝4 π r²，所以勒克司。

        或者根据题意，每 4 米²的球面上通过的光通量是 8 流明，也可以算出：勒克司。