照度から、エネルギーとフォトン数への変換

質問

いつもお世話になっております。

照度と光のエネルギーとフォトン数の関係を調べて変換してみたんですが、その計算が合っているか確かめたいので教えていただきたいのです。

波長400nm 555nm 700nmの光があったとして、全て照度計での数値が１０００ルクスだったとします。１ルクスが0.147Ｗだと書いてあるので、エネルギーは全て1.47Ｗになりました（ここで間違えているような気も・・）

で、E=hc/λからフォトン一粒のエネルギーをそれぞれ調べてみると短波長のほうから順に4.5*10^-19 3.24*10^-19 2.57*10^-19[J]となりました。
１．４７Ｗからそれぞれのフォトン一粒のエネルギーで割ると、572*10^16 453*10^16 326*10^16個が毎秒単位面積に入るフォトンの数になりました。

論文なんかに載っている値と数桁違うので絶対どっかでは間違っていると思うのですが、何が違うのかよく分かりません。是非御教授いただければと思います。

回答No.2

foobar · ベストアンサー

参考URLの記述が参考になるかと思います。

物理量(エネルギーの流れ)に対応しているのは、「放射量」と呼ばれる量です。（例えば、単位時間あたりのエネルギー量が放射束)
これに、視感度曲線を加味(乗算)して、人の感じる量(心理的な量)に換算したのが、測光量(光束、照度、輝度、などなど)です。

照度計の指示値は、測光量(心理的な量)ですので、物理量に換算するには、視感度の補正をする必要があるでしょう。
照度計では、測光センサの前に光学フィルタをおくなどして視感度曲線に合わせているかと思います。(光学フィルタの分光特性と光センサの分光感度特性を合わせて、視感度曲線に合致するような特性にしてあるかと。)
こうして、例えば、700nmの光に対する検出感度を555nmの1/100にしているかと思います。

参考URL：

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

お礼

参考URLとても分かりやすく、あいまいだったところがだいぶすっきりしました。ありがとうございます＾＾

照度計は波長も見分けて測光量に変換しているのでしょうか。というのも分光機能がついているなら波長も一緒に波長も表示してくれてもよさそうかな、と思ったものですから。
現在つかってる照度計のメーカーに問い合わせをしているところなので、とりあえずメーカーさんからの返答待ちなのでね。

回答No.3

foobar

「照度計は波長も見分けて測光量に変換しているのでしょうか。」
波長も見分けてというか、
測光素子の持ってる分光感度（波長によって感度が違う）と光学的なフィルタ（波長によって透過率が違う。例えば、緑をよく透過し、赤や青を吸収する着色したガラスとか）を組み合わせて、視感度に合わせてるかと思います。

また、測定している光が単色光とは限らないので、波長表示は無理かと。

お礼

メーカーさんと全く同じ回答でしたｗ

無学な私に根気強く付き合って頂いてありがとうございました！光をコントロールするのはとても難しいですね～。

今後の研究に生かしたいと思います！

回答No.1

foobar

光束[lm]と放射束[W]の換算は、
波長555nmの場合に683lm/Wで、波長が異なるとこの換算係数は変わるかと。
(参考URLの図(比視感度曲線)からすると、400nm,700nmでは一桁以上係数が異なるかと思います。）
555nm,1000lx(1000lm/m^2)の場合に、ご質問の計算で合っているように思います。(極大雑把な概算しかしてないのですが）
あとは、論文がどんな単位系を使っているかを確認される必要があるかと思います。(cgsとSIで単位面積が4桁ほど異なりますので)

参考URL：

http://www.iwasaki.co.jp/kouza/311/index.html

お礼

回答ありがとうございます。

一応の計算が出来ていたということでホッとしました。

実はこの視感度曲線の解釈が良く分からなかったのでそこが合っているかを確かめたく質問させていただいたんです。
照度計で測った照度というのはどのように視感度曲線と関係させたらよいのでしょうか？
また、関係させる必要はあるのでしょうか？

人の目から見たときに555nmと400nmでは明るさの感じ方の比がパッと見100分の1くらいになっているようにも見えますが、照度計での1000ルクスはこれを補正してのものではないと思いますので、明るさは違うけど照度は同じ状態ですよね。この状態でもエネルギーに換算する際にそれぞれ違った係数をかけるべきなのでしょうか？

もし見当違いなことを言っていたら申し訳ありません。