光度学是一门测量光的科学，以人眼感知的亮度来衡量。[1]它不同于辐射测量，辐射测量是根据绝对功率测量辐射能（包括光）的科学。在现代光度学中，每个波长的辐射功率由模拟人类亮度灵敏度的光度函数来加权。通常，这个加权函数是感光函数，尽管暗视函数或其他函数也可以同样的方式应用。
早在18世纪末，电磁辐射效应的测量就成为一个研究领域。测量技术因所研究的效果而异，并产生了不同的术语。温度计测量的红外辐射的总热效应导致了总能量和功率方面的辐射单位的发展。利用人眼作为探测器，得到光度单位，由人眼的响应特性进行加权。对紫外线辐射化学效应的研究导致了以光子每秒为单位的总剂量或辐射计量单位的表征。 [1]
光度测量使用许多不同的测量单位。人们有时会问为什么需要这么多不同的单位，或者要求在无法转换的单位之间进行转换（例如流明和烛光）。我们很熟悉形容词“heavy”可以指重量或密度，但这两者代表完全不同的东西。类似地，形容词“bright”可以指提供高光通量（以流明为单位测量）的光源，或者指将光通量集中成非常窄的光束（坎德拉）中的光源，或者指在黑暗背景下看到的光源。由于光在三维空间中传播的方式——散开、聚集、反射到有光泽或无光泽的表面上——以及由于光由许多不同的波长组成，可以测量的光的数量种类很多，代表它们的数量和单位也很大。
例如，办公室通常被许多嵌入式荧光灯阵列“明亮地”照明，以获得组合的高光通量。激光笔的光通量很低（它不能照亮房间），但在一个方向上非常亮（在那个方向上发光强度很高）。
| 表1 国际单位制下的光度测量量 | |||||
| 物理量 | 单位 | 量纲 | 备注 | ||
| 名称 | 符号 | 名称 | 符号 | 符号 | |
| 光能 | Qv | 流明⋅秒 | lm⋅s | T⋅J | 流明⋅秒有时被称为塔尔博特。 |
| 光通量、发光功率 | Φv | 流明 | lm （= cd⋅sr） | J | 单位时间光能 |
| 照度 | Iv | 坎德拉 | cd（= lm/sr） | J | 单位立体角光通量 |
| 亮度 | Lv | 坎德拉每平方米 | cd/m2 | L−2⋅J | 单位投影源面积单位立体角光通量。每平方米烛光有时被称为尼特。 |
| 照度 | Ev | 勒克司 | lx（= lm/m2） | L−2⋅J | 入射到表面上的光通量 |
| 发光度 | Mv | 勒克斯 | lx | L−2⋅J | 从表面发出的光通量 |
| 发光曝光 | Hv | 勒克司秒 | lx⋅s | L−2⋅T⋅J | 时间积分照度 |
| 光能密度 | ωv | 流明秒每立方米 | lm⋅s/m3 | L−3⋅T⋅J | |
| 发光功效 | η | 流明每瓦 | lm/W | M−1⋅L−2⋅T3⋅J | 光通量与辐射通量或功耗的比率，取决于具体环境 |
| 发光效率、发光系数 | V | 1 | 由最大可能功效标准化的发光功效 | ||
有两个平行的量系统，称为光度和辐射量。一个系统中的每一个量在另一个系统中都有相似的量。平行量的一些例子包括：[1]
在光度测量量中，每个波长根据人眼对它的敏感度来加权，而辐射测量量使用未加权的绝对功率。例如，眼睛对绿光的反应比对红光的反应强烈得多，所以绿色光源的光通量要比具有相同辐射通量的红色光源的光通量大。可见光谱之外的辐射能对光度完全没有影响，例如，一个1000瓦的空间加热器可能会发出大量的辐射通量（实际上是1000瓦），但作为光源，它发出的流明很少（因为大部分能量在红外线中，只在可见光中留下暗红色的辉光）。
| 表2国际放射测量单位 | |||||
| 物理量 | 单位 | 量纲 | 备注 | ||
| 名称 | 符号 | 名称 | 符号 | 符号 | |
| 辐射能 | Qe | 焦耳 | J | M⋅L2⋅T−2 | 电磁辐射能量。 |
| 辐射能密度 | we | 焦耳每立方米 | J/m3 | M⋅L−1⋅T−2 | 单位体积辐射能。 |
| 辐射通量 | Φe | 瓦特 | W = J/s | M⋅L2⋅T−3 | 单位时间发射、反射、传输或接收的辐射能。这有时也被称为“辐射力”。 |
| 光谱通量 | Φe，ν 或者 Φe，λ |
瓦特每赫兹 或者 瓦特每米 |
W/Hz 或者 W/m |
M⋅L2⋅T−2 或者 M⋅L⋅T−3 |
单位频率或波长的辐射通量。后者通常在W⋅nm−1时.测量 |
| 辐射强度 | Ie,Ω | 瓦特每球面度 | W/sr | M⋅L2⋅T−3 | 每单位立体角发射、反射、传输或接收的辐射通量。这是一个具有方向的物理量。 |
| 光谱强度 | Ie,Ω,ν 或 Ie,Ω,λ |
瓦特每球面度每赫兹 或者 瓦特/球面度/米 |
W⋅sr−1⋅Hz−1 或者 W⋅sr−1⋅m−1 |
M⋅L2⋅T−2 或者 M⋅L⋅T−3 |
单位频率或波长的辐射强度。后者通常在W⋅sr−1⋅nm−1.测量。这是一个具有方向的物理量。 |
| 辐射 | = Le,Ω | 每平方米每球面度瓦特数 | W⋅sr−1⋅m−2 | M⋅T−3 | 表面发射、反射、透射或接收的辐射通量，单位投影面积的单位立体角。这是一个具有方向的物理量。有时也被混淆地称为“强度”。 |
| 光谱辐射 | Le,Ω,ν 或 Le,Ω,λ |
瓦特每球面度每平方米每赫兹 或者 瓦特每球面度每平方米，每米 |
W⋅sr−1⋅m−2⋅Hz−1 或者 W⋅sr−1⋅m−3 |
M⋅T−2 或者 M⋅L−1⋅T−3 |
每单位频率或波长表面的辐射率。后者通常在W⋅sr−1⋅m−2⋅nm−1.测量。这是一个具有方向的物理量。有时也被混淆地称为“光谱强度”。 |
| 发光 通量密度 |
Ee | 瓦特每平方米 | W/m2 | M⋅T−3 | 单位面积表面接收的辐射通量。有时也被混淆地称为“强度”。 |
| 光谱辐照度 光谱通量密度 |
Ee,ν 或 Ee,λ |
瓦特每平方米每赫兹 或者 瓦特每平方米，每米 |
W⋅m−2⋅Hz−1 或者 W/m3 |
M⋅T−2 或者 M⋅L−1⋅T−3 |
每单位频率或波长表面的辐照度。有时也被混淆地称为“光谱强度”。光谱通量密度的非SI单位包括jansky（1 jy = 10-26 w⋅m−2⋅hz−1）和太阳通量单位（1 sfu = 10-22 w⋅m−2⋅hz−1 = 104 jy）。 |
| 光能传递 | Je | 瓦特每平方米 | W/m2 | M⋅T−3 | 每单位面积离开（发射、反射和透射）一个表面的辐射通量。有时也被混淆地称为“强度”。 |
| 光谱辐射度 | Je,ν 或 Je,λ |
瓦特每平方米每赫兹 或者 瓦特每平方米，每米 |
W⋅m−2⋅Hz−1 或者 W/m3 |
M⋅T−2 或者 M⋅L−1⋅T−3 |
每单位频率或波长表面的辐射度。后者通常在W⋅m−2⋅nm−1.测量。有时也被混淆地称为“光谱强度”。 |
| 辐射出射率 | Me | 瓦特每平方米 | W/m2 | M⋅T−3 | 单位面积表面发出的辐射通量。这是光能传递的发射分量。“辐射发射度”是这个量的旧术语。有时也被混淆地称为“强度”。 |
| 光谱出射度 | Me,ν 或 Me,λ |
瓦特每平方米每赫兹 或者 瓦特每平方米，每米 |
W⋅m−2⋅Hz−1 或者 W/m3 |
M⋅T−2 或者 M⋅L−1⋅T−3 |
每单位频率或波长表面的辐射出射度。后者通常在W⋅m−2⋅nm−1.测量“光谱发射度”是这个量的旧术语。有时也被混淆地称为“光谱强度”。 |
| 辐射曝露量 | He | 焦耳每平方米 | J/m2 | M⋅T−2 | 单位面积表面接收到的辐射能，或相当于随着照射时间的推移而积分的表面辐照度。有时也被称为“辐射通量”。 |
| 光谱曝光 | He,ν 或 He,λ |
焦耳每平方米每赫兹 或者 焦耳每平方米，每米 |
J⋅m−2⋅Hz−1 或者 J/m3 |
M⋅T−1 或者 M⋅L−1⋅T−2 |
每单位频率或波长表面的辐射曝光。后者通常在J⋅m−2⋅nm−1.测量。有时也被称为“光谱通量”。 |
| 半球发射率 | ε | 1 | 表面的辐射出射率，除以与该表面温度相同的黑体出射率。 | ||
| 光谱半球发射率 | ε 或者 ελ |
1 | 表面的光谱出射率，除以与该表面温度相同的黑体的光谱出射率。 | ||
| 定向发射率 | εΩ | 1 | 表面发出的辐射，除以与该表面温度相同的黑体发出的辐射。 | ||
| 光谱方向发射率 | εν 或 ελ |
1 | 表面发出的光谱辐射，除以与该表面温度相同的黑体辐射。 | ||
| 半球吸收率 | A | 1 | 被表面吸收的辐射通量除以被该表面接收的辐射通量。这不应与“吸光度”混淆。 | ||
| 光谱半球吸收率 | Aν 或 Aλ |
1 | 一个表面吸收的光谱通量除以该表面接收的光谱通量。这不应与“光谱吸收率”混淆。 | ||
| 定向吸收率 | AΩ | 1 | 表面吸收的辐射除以入射到该表面的辐射。这不应与“吸光度”混淆。 | ||
| 光谱方向吸收率 | AΩ,ν 或 AΩ,λ |
1 | 表面吸收的光谱辐射除以入射到该表面的光谱辐射。这不应与“光谱吸收率”混淆。 | ||
| 半球反射率 | R | 1 | 表面反射的辐射通量除以该表面接收的辐射通量。 | ||
| 光谱半球反射率 | Rν 或者 Rλ |
1 | 表面反射的光谱通量除以该表面接收的光谱通量。 | ||
| 定向反射比 | RΩ | 1 | 表面反射的辐射除以该表面接收的辐射。 | ||
| 光谱方向反射率 | RΩ,ν 或 RΩ,λ |
1 | 表面反射的光谱辐射除以该表面接收的光谱辐射。 | ||
| 半球透射率 | T | 1 | 表面传输的辐射通量除以该表面接收的辐射通量。 | ||
| 光谱半球透射率 | Tν 或者 Tλ |
1 | 一个表面传输的光谱通量除以该表面接收的光谱通量。 | ||
| 方向透射率 | TΩ | 1 | 表面发射的辐射除以该表面接收的辐射。 | ||
| 光谱方向透射率 | TΩ,ν 或 TΩ,λ |
1 | 一个表面发射的光谱辐射除以该表面接收的光谱辐射。 | ||
| 半球衰减系数 | μ | 倒数米 | m−1 | L-1 | 每单位长度的体积吸收和散射的辐射通量除以该体积接收的辐射通量。 |
| 光谱半球衰减系数 | μν 或者 μλ |
倒数米 | m−1 | L-1 | 每单位长度的体积吸收和散射的光谱辐射通量除以该体积接收的辐射通量。 |
| 方向衰减系数 | μΩ | 倒数米 | m−1 | L-1 | 单位长度体积吸收和散射的辐射除以该体积接收的辐射。 |
| 光谱方向衰减系数 | μΩ,ν 或 μΩ,λ |
倒数米 | m−1 | L-1 | 每单位长度的体积吸收和散射的光谱辐射除以该体积接收的光谱辐射。 |
瓦特是辐射通量的单位，流明是光通量的单位。瓦特和流明的比较说明了辐射单位和光度单位之间的区别。
瓦特是功率的单位。我们习惯于以瓦特为单位来考虑灯泡。这种功率不是光输出量的量度，而是灯泡将使用多少能量。因为 “一般服务”销售的白炽灯泡都具有相当相似的特性（相同的光谱功率分布），功耗为白炽灯泡的光输出提供了粗略的指导。
瓦特也可以直接衡量输出。从辐射角度来说，白炽灯泡的效率约为80%：20%的能量损失（例如，通过灯座传导）。其余部分以辐射的形式发射，主要是红外辐射。因此，一个60瓦的灯泡发出大约45瓦的总辐射通量。事实上，白炽灯有时被用作热源（如在小鸡孵化箱中），但通常用于提供光线。因此，它们效率很低，因为它们发射的大部分辐射能是不可见的红外线。紧凑型荧光灯可以提供相当于60瓦白炽灯的光，而耗电量只有15瓦。
流明是光输出的光度单位。尽管大多数消费者仍然从灯泡消耗的功率来考虑光，但在美国，几十年来一直要求灯泡包装以流明为单位提供输出。60瓦白炽灯泡的包装表明它能提供大约900流明，15瓦的紧凑型荧光灯的包装也是如此。
流明被定义为由一坎德拉强度的点光源提供给一个球面度的光量；而坎德拉，一个基本的国际单位制单位，被定义为单色辐射源的发光强度，频率为540兆赫兹，辐射强度为每球面度1/683瓦。（540太赫兹相当于555纳米左右的波长，这是人眼最敏感的绿色波长。选择1/683的数字使坎德拉大约等于它所取代的标准蜡烛烛光）。
结合这些定义，我们看到1/683瓦的555纳米绿光提供了一个流明。
瓦特和流明之间的关系不仅仅是一个简单的比例因子。我们已经知道这一点，因为60瓦白炽灯泡和15瓦紧凑型荧光灯都可以提供900流明。
这个定义告诉我们，1瓦的纯绿色555纳米的光“值”683流明。它没有提到其他波长。因为流明是光度单位，它们与瓦特的关系取决于波长，取决于波长的可见性。例如，红外线和紫外辐射是不可见的，不算数。一瓦特的红外辐射（白炽灯泡发出的大部分辐射都落在这里）值零流明。在可见光谱中，光的波长是根据一个叫做“明光谱发光效率”的函数来加权的。根据这个函数，700纳米红光的效率只有555纳米绿光的0.4%左右。因此，一瓦700纳米的红光“只值”2.7流明。
由于电磁频谱的视觉部分是加权的一部分，所以“流明”的单位是色盲的：没有办法分辨流明会出现什么颜色。这相当于根据袋子的数量来评估食品杂货：没有关于具体内容的信息，只有一个指总加权数量的数字。
光度测量是基于光电探测器，一种在光照下产生电信号的装置（有几种类型）。这项技术的简单应用包括根据环境光条件打开和关闭灯具，以及用于测量入射到一个点上的光总量的测光计。
照明行业中经常使用更复杂的光度测量形式。球形光度计可以用来测量灯产生的定向光通量，它由一个大直径的球体和一个安装在其中心的灯组成。光电管围绕灯在三个轴上旋转，测量等的各个侧面的输出。
灯具和照明器材使用测角光度计和旋转反射镜光度计进行测试，这两种仪器可以使光电池保持足够的距离，使灯具可以被看做是点光源。旋转反射镜光度计使用电动镜系统将灯具发出的光向各个方向反射到远处的光电池；测角仪使用旋转两轴工作台来改变灯具相对于光电池的方向。在任一种情况下，发光强度都是根据这些数据制成的表格，并用于照明设计。
^Michael Bass (ed.), Handbook of Optics Volume II - Devices, Measurements and Properties, 2nd Ed., McGraw-Hill 1995, ISBN 978-0-07-047974-6 pages 24-40 through 24-47.
暂无