光强（Luminous Intensity）是描述光源在特定方向上发光能力的物理量，是照明领域中的一个重要概念。它与光通量、照度等概念密切相关，但又有其独特的定义和应用。以下是关于光强的详细介绍：
一、定义
光强是指光源在给定方向上的发光强度，单位是坎德拉（Candela，符号为cd）。具体来说，光强表示光源在某一特定方向上的单位立体角内发出的光通量。公式表示为：
Iv=dΩdΦv
其中：
Iv 是光强（单位：坎德拉，cd）。
Φv 是光通量（单位：流明，lm）。
dΩ 是立体角（单位：球面度，sr）。
二、物理意义
方向性：
光强是一个方向性的量，它描述了光源在某一特定方向上的发光能力。不同的方向上，光强可能会有所不同，这取决于光源的发光特性。
与光通量的关系：
光通量是光源发出的总光能量，而光强是光源在某一特定方向上的发光强度。如果光源是各向同性的（即在所有方向上发光强度相同），则光强与光通量的关系为：
Iv=4πΦv
因为一个完整的球面的立体角为 4π 球面度。
三、光强的测量
光度计：
光度计是测量光强的常用仪器。它通过一个光敏元件（如光电二极管）和一个准直系统，将光源发出的光线聚焦到光敏元件上，从而测量出光源在特定方向上的光强。
测量方法：
在测量光强时，需要将光度计放置在光源的特定方向上，并确保光度计的光敏元件与光源的发光方向对准。为了获得更全面的光强分布，通常需要在多个方向上进行测量，并绘制光强分布图。
四、光强的分类
点光源：
点光源是指光源的尺寸相对于观察距离可以忽略不计的光源。对于点光源，光强在各个方向上通常是均匀的，但实际的光源（如灯泡）可能会有一定的方向性。
线光源：
线光源是指光源在某一方向上具有一定的长度，但在垂直于该方向上的尺寸可以忽略不计。线光源的光强分布通常是沿着其长度方向变化的。
面光源：
面光源是指光源在两个方向上都有一定的尺寸。面光源的光强分布通常比较复杂，需要通过测量和计算来确定其在不同方向上的光强。
五、光强的应用
照明设计：
在照明设计中，光强是选择灯具和确定灯具布局的重要依据。通过了解光源的光强分布，可以合理安排灯具的位置和方向，确保照明效果符合要求。
灯具设计：
光强分布图（如配光曲线）是灯具设计的重要参考。通过优化灯具的光学设计，可以控制光强的分布，提高照明效率和均匀性。
交通信号灯：
交通信号灯需要在较远的距离上被清晰地看到，因此其光强必须满足一定的标准。通过测量和调整光强，可以确保信号灯在各种环境条件下都能被有效识别。
舞台灯光：
在舞台灯光中，光强的控制非常重要。通过调节光强和光强分布，可以营造出不同的舞台效果，突出演员或场景。
六、光强与照度的关系
照度的计算：
照度是单位面积上接收到的光通量，而光强是光源在某一方向上的发光强度。照度可以通过光强和距离计算得出。对于点光源，照度 E 与光强 Iv 和距离 d 的关系为：
E=d2Iv
其中 d 是光源到被照表面的距离。
方向性的影响：
由于光强是方向性的量，照度也会因光源的方向性而有所不同。在实际应用中，需要考虑光源的光强分布，以确保照度的均匀性。
七、光强的单位
坎德拉（Candela，cd）：
坎德拉是国际单位制（SI）中光强的单位。它定义为一个理想黑体在铂的凝固点（2046K）时，垂直于黑体表面的单位面积上发出的单色辐射（波长为555nm，人眼最敏感的波长）的光强。
历史背景：
坎德拉的定义经历了多次变化。早期的光强单位是烛光（candlepower），后来逐渐统一为坎德拉，以提高测量的准确性和一致性。
八、总结
光强是描述光源在特定方向上发光能力的重要物理量，单位是坎德拉（cd）。它与光通量、照度密切相关，但更强调光源在某一方向上的发光强度。通过测量和控制光强，可以优化照明设计，提高照明效果和安全性。在实际应用中，光强的分布和方向性需要特别关注，以确保光源的光能被有效利用。