光度

測光において、光度とは、人間の目の感度を標準化したモデルである輝度関数に基づき、光源が特定の方向に単位立体角あたりに放射する波長加重パワーの尺度である。光度のSI単位はカンデラ（cd）であり、SI基本単位の一つである。 

測光は、人間の目で知覚される可視光の測定を扱います。人間の目は可視スペクトル内の光しか見ることができず、スペクトル内の異なる波長の光に対して異なる感度を持っています。明るい環境に順応しているとき（明所視）、目は555  nmの黄緑色の光に最も敏感です。他の波長で同じ放射強度を持つ光は、光度が低くなります。人間の目の光に対する反応を表す曲線は、国際照明委員会（CIE、Commission Internationale de l'Éclairage ） によって確立され、 ISOとの協力で標準化された定義済みの標準関数y（λ）またはV（λ）です。^{[ 1 ]}

人工光源の光度は、通常、測光器または分光放射計を備えたゴニオフォトメーターを使用して測定されます。^{[ 2 ]}

光度は、あらゆる方向に放出される知覚される総パワーである光束という別の測光単位と混同してはならない。光度は、単位立体角あたりの知覚されるパワーである。ランプに1ルーメンの電球があり、ランプの光学系が光を1ステラジアンのビームに均一に集光するように設定されている場合、ビームの光度は1カンデラとなる。光学系を変更してビームを1/2ステラジアンに集光すると、光源の光度は2カンデラとなる。結果として得られるビームはより狭く明るくなるが、光束は変わらない。

光度は放射強度とは異なり、放射測定学の測定科学で使用される対応する客観的な物理量である。

他のSI基本単位と同様に、カンデラには操作上の定義があります。それは、1カンデラの光度を生み出す物理的プロセスを記述することによって定義されます。定義によれば、周波数540 THzの単色緑色光を発し、特定の方向で1ステラジアンあたり1/683ワット の放射強度を持つ光源を構築した場合、その光源は指定された方向に1カンデラを放射します。^{[ 3 ]} 

定義で使用される光の周波数は、真空中の波長に相当します。555  nmは、光に対する目の反応のピークに近い波長です。1 カンデラの光源が全方向に均一に放射する場合、総放射束は約 球体には 4π ステラジアンあるので、18.40 mW です。一般的な現代のろうそくは、おおよそ1カンデラの光を発し、約 18.40 mW の熱を放出します。 80W 。​

カンデラの定義以前は、さまざまな国でさまざまな光度単位が使用されていました。これらは通常、特定の組成の「標準ろうそく」の炎の明るさ、または特定の設計の白熱フィラメントの明るさに基づいていました。これらの標準の中で最もよく知られているものの1つは、イギリスの標準であるキャンドルパワーでした。1キャンドルパワーは、1ポンドの6分の1の重さで1時間に120グレインの速度で燃焼する純粋な鯨蝋ろうそくによって生成される光でした。ドイツ、オーストリア、スカンジナビアでは、ヘフナーランプの出力に基づく単位であるヘフナーケルツェが使用されていました。^{[ 4 ]} 1881年、ジュール・ヴィオールは光度単位としてヴィオールを提案し、これは特定のランプの特性に依存しない最初の光度単位として注目されました。これらの単位はすべて、カンデラの定義によって置き換えられました。 

特定の波長λの単色光の光度は次のように表される。 $${\displaystyle I_{\mathrm {v} }=683\cdot {\overline {y}}(\lambda )\cdot I_{\mathrm {e} },}$$ どこ

• I _v はカンデラ(cd)単位の光度です
• I _eはワット毎ステラジアン(W/sr)の放射強度です 
• ${\textstyle {\overline {y}}(\lambda )}$は標準輝度関数です。

複数の波長が存在する場合（通常はそうである）、存在する波長のスペクトル全体にわたって合計または積分することで光度を求める必要がある。

$${\displaystyle I_{\mathrm {v} }=683\int _{0}^{\infty }{\overline {y}}(\lambda )\cdot {\frac {\partial I_{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }}\,d\lambda .}$$

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