物理学

光束発散度の解説

光束発散度の解説
物理学における測光量の一つである光束発散度について、定義や他量との関係、特徴を解説します。

📌 主なポイント

  • ✓光束発散度は光源の表面上の点から放出される光の明るさを表す物理量である。
  • ✓SI単位はルクス(lx)またはルーメン毎平方メートル(lm m-2)である。
  • ✓照度と同じ次元を持つが、照度が照らされる側の指標であるのに対し、光束発散度は光源側の指標である。

光束発散度(こうそくはっさんど、英: luminous exitance)は、広がりを持った光源の表面上の点から放出される光の明るさを表す物理量である。国際単位系(SI)における単位はルクス(記号: lx)またはルーメン毎平方メートル(記号: lm m−2)が用いられる。

物理学のイメージ
物理学

人間の感じる量を表す心理物理量の1つであり、照度と同じ次元を持つが、照度は光を照らされる側の指標であり、光束発散度は光源側の指標である。

定義

広がりを持つ光源の微小な表面積 dS から射出される光束が Φsrc であるときの光束発散度は次のように定義される。

光束発散度の定義式
光束発散度の定義
測光量の関係を示す画像
測光量

光束と同様に、対応する放射量である放射発散度の波長ごとの重み付けにより表すことができる。

分光放射発散度を用いた積分表現
分光放射発散度との関係

他の測光量との関係

光源面が照らされた光を反射する反射面である場合、照度を E、反射率を ρ として与えられる。

反射面における光束発散度の関係
反射面における関係

また、光源面が背面から照らされた光を透過する透過面である場合、透過率を τ として与えられる。

透過面における光束発散度の関係
透過面における関係

特徴

広がりを持った光源における概念であるため、通常は点光源とみなせるものでは考慮しない。光束発散度は光源表面上の点ごとの明るさであり、光束は表面全体からの光の明るさである。

よくある質問

光束発散度の単位は何ですか?
国際単位系(SI)における単位はルクス(lx)またはルーメン毎平方メートル(lm m-2)が用いられます。
光束発散度と照度の違いは何ですか?
照度は光が照らされる側の指標であるのに対し、光束発散度は光源側の指標である点が異なります。

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参考文献

JIS Z 8000-7:2022「量及び単位-第7部:光及び放射」(日本産業標準調査会、経済産業省)