광도·휘도·조도·광속발산도

정의: 네 가지 측광량

측광량은 빛의 양과 밝기를 재는 기본 물리량이다.

광도는 광원이 한 방향으로 내보내는 세기이며 단위는 칸델라(cd)다.

휘도는 발광면의 단위 면적당 광도이고, 조도는 수광면의 단위 면적당 광속이다.

광속발산도는 발광면이 단위 면적당 내보내는 광속이다.

광도와 휘도: 방향이 있는 양

광도는 점광원이 특정 방향으로 내보내는 세기다.

광도 I는 광속 Φ를 입체각 Ω로 나눈 값이다.

휘도 L은 겉보기 면적당 광도이므로 cosθ로 나눠 구한다.

광도와 휘도는 모두 방향에 따라 값이 달라진다. 관측 각도에 따라 값이 변하므로 측정 조건을 명시해야 한다.

조도와 광속발산도: 같은 차원, 다른 면

조도(E)는 수광면이 받는 광속의 면밀도이며 단위는 lx다.

광속발산도는 조도와 식 형태가 같지만 빛을 내는 면의 지표다.

광속발산도는 lm/m²로 쓰는 것이 원칙이다. 받는 쪽과 내보내는 쪽을 구분하자.

완전 확산면: M = πL

완전 확산면은 어느 방향에서 봐도 휘도가 같은 면이다.

이때 광속발산도는 휘도의 π배가 된다. M = πL이 성립한다.

휘도 200 cd/m²인 면이면 광속발산도는 π × 200으로 약 628 lm/m²다.

면적이 0.5 m²라면 전체 광속은 628 × 0.5로 314 lm이 된다.

헷갈리는 점과 거리 법칙

마지막으로 시험에서 자주 감점되는 혼동 포인트를 정리한다.

첫째, 광도와 휘도를 같은 밝기로 뭉뚱그리면 안 된다.

둘째, 완전 확산면에서 M = πL을 빠뜨리면 안 된다. 셋째, sr 단위를 생략하지 않는다.

점광원에서 거리 r이 두 배가 되면 조도는 1/4이 된다.

정리

네 량은 빛을 내는 쪽이냐 받는 쪽이냐, 방향을 보느냐로 구분한다.

광도와 휘도는 방향을 따지고, 조도와 광속발산도는 면적당 광속을 본다.

완전 확산면에서는 M = πL이다. 앞 문제의 정답은 314 lm/m²다.