ルクスとその他の対応

質問

物理ではなく、心理学で光療法の論文を読んでいるのですが、光の単位がそれぞれ違うものが出てきて困っています。

ルクスを基準に考えたいのですが、調べたところ１ルクス=1.46mW/m2とのことでした。
論文では単位がμW/cm2なので、単位を変えると１ルクス＝0.146μW/cm2合ってますでしょうか？

あともう一つ調べてみてもさっぱりな単位がありまして、photons/cm2/sec×10の12乗というものなのです。
これの場合１ルクス＝何photons/cm2/sec×10の12乗になるのでしょうか？？
グラフと結果を読む限りでは１＝１っぽい雰囲気ではあるのですがやはりわかりません・・・

分かる方ぜひぜひ教えてください！！

回答No.3

LCR707 · ベストアンサー

人の目には、比視感度Ｖλというものがあり、波長555nm(緑色）の光のとき１で、波長がそれより長くなっても短くなってもＶλは小さくなります。
　ルーメン[lm]、ルクス[lx]、カンデラ[cd]などの光の単位系と、エネルギーであるワット[W]との換算は、Ｖλ＝１のとき
　1 [W] = 683 [lm]
であり、1 [lx] = 1 [lm / m^2]　なので、
1 [lx] = 1.464 [mW / m^2]
　　　= 0.1464 [μW / cm^2]
で合っていると思います。
ただ、これは波長 555nm の単色光における値であり、例えばＶλ=0.5位になる波長 510nm の光では、
1 [lx] = 2.9 [mW / m^2]
のように、大きくなります。
比視感度の詳細な値や、光のスペクトル分布から光束を求める積分式などについては、理科年表の「物理／化学」の「測光と測色」を参照して下さい。

　光子1個のエネルギー Ep は
Ep[J] = h[J・s] ・ν[1 / s]
　　　= h[J・s] ・c[m / s] / λ[m]
なので、波長 555nm の場合
Ep = 6.626×10^-34[J・s] ・ 2.998×10^8[m/s] / 555×10^-9[m]
　　= 3.579×10^-19[J]
光子の個数を[photons]と呼ぶのであれば、
1[lx] = 0.1464×10^-6[W / cm^2] / 3.579×10^-19[J/photons]
　　　= 0.4091×10^12[photons / cm^2 / s]
になります。

　何度も繰り返すようですが、上記の換算値は波長 555nm の場合です。白色光のようにスペクトルが広がっている場合は値が大きくなるので、
1[lx] ≒ 10^12[photons / cm^2 / s]
と見なしても良いのかも知れません。厳密には、光源のスペクトル分布と比視感度分布を用いて積分計算すれば、もっとはっきりした値が求まると思います。

お礼

皆様、詳しく教えていただいてありがとうございます！！
正直に言えば、本当に難しいといった感じですが、こうゆうことも勉強しなくてはいけませんね＾＾；

頑張って勉強します！
お礼まとめてしまって申し訳ございません！！！

回答No.2

shkwta

ご質問の３種の単位はそれぞれ異なる物理量の単位なので、何lx が何W/m2 というように換算係数を一定に決めることはできません。

○W/m2 ⇒ lx の換算

1 W/m2 は、683 V(λ) lx に対応します。

V(λ)は分光視感効率（標準比視感度ともいう）です。その値は世界共通ですが、日本では計量単位規則によって定められています。
http://law.e-gov.go.jp/htmldata/H04/H04F03801000080.html
ここの別表第八に記載されています。

波長の異なる複数の光があるときは、それぞれでV(λ)を掛けて和をとります。また、連続スペクトルの場合は360 nm から　830 nm までの範囲で積分を行います。

○photons/m2/s　⇒　W/m2 の換算

光子1個のエネルギーは、E = hν で表わされます。hはプランク定数（6.626×10^-34 J・s)
νは光の振動数(単位 Hz)

したがって、

1 photon/m2/s は、（J・s単位で表わしたプランク定数の数値）×（Hz単位で表わした光の振動数）W/m2 に対応します。

逆換算や、m2とcm2の対応はご計算ください。また、上記の用語や単位の定義は別途お調べください。

回答No.1

foobar

1.　光の単位(ルーメン、ルクスなど）は、光のエネルギを人の視感度(あるエネルギーの光をどれくらい明るく感じるか）で補正したものなので、単純に放射照度(W/cm^2で表わす量）等から換算することはできません。
(1ルクス=1.46mW/m^2　というのは緑の光の換算だったような）

2. photns/cm^2/sec
これは、さらに光子１つがどれだけのエネルギーをもっているか(波長いくらの光か）を考慮する必要があるかとおもいます。
（波長が決まると、光子一つ当たりのエネルギーが決まるので、放射照度(W/m^2)に換算できて、波長(色)から視感度がわかるので、放射照度から照度（lx=lm/m^2)に換算できる、というような流れになるかと思います。）

参考URL：

http://www.cybernet.co.jp/optical/course/optwords/TableofRelation.shtml