在数学中,“lm”是 流明(Lumen)的缩写,是国际单位制(SI)中用于衡量光通量的单位。其定义和特性如下:
一、基本定义
流明表示光源在单位立体角(1球面度)内发出的总光通量。具体来说:
1流明(1 lm):相当于一个发光强度为1坎德拉(cd)的点光源,在单位立体角(约65°)内发出的光通量。
二、相关物理量
发光强度(Luminous Intensity, Iv) 单位为坎德拉(cd),表示光源在给定方向上每单位立体角发出的光通量。例如,1 cd = 1 lm/球面度。
光通量(Luminous Flux, Φv)
单位为流明(lm),计算公式为:
$$Φv = Iv cdot Omega$$
其中,$Omega$为立体角(单位:球面度)。
其他相关概念
- 亮度(Luminance, Lv): 单位为坎德拉每平方米(cd/m²),表示单位面积上的光通量; - 光能(Luminous Energy, Qv)
三、应用与意义
流明广泛应用于照明设计、显示技术、光学系统等领域:
照明评估:通过流明值判断光源的明亮度,例如1000 lm的台灯比50 lm的吊灯更亮;
显示设备:屏幕亮度通常以流明表示,如手机屏幕亮度为2000 lm;
光学设计:计算镜面反射或透射的光通量分布。
四、示例计算
若某点光源的发光强度为5 cd,照射角度为30°(对应的立体角为0.555 弧度),则其光通量为:
$$Φv = 5 , text{cd} times 0.555 , text{sr} = 2.775 , text{lm}$$
综上,“lm”在数学和物理学中是描述光源发光能力的标准单位,与发光强度、立体角等物理量密切相关。