高校物理の質問です。

高校物理の質問です。

物理でいうところの「光の強さ」と「光の明るさ」は、同じ意味でしょうか？

（考え方１）
光の強さも光の明るさも、同じ意味である。
どちらも光のエネルギーを意味する。

（考え方２）
光の強さも光の明るさは、別の意味である。
「光の強さ」はエネルギーを意味し、
「光の強さ」＝光子の数＊光子１個が持つエネルギー である。
「光の明るさ」とは上式の「光子の数」のことである。
よって、同じ光の強さでも、波長が短くなれば光子１個が持つエネルギーが増大⇔光子の数が減少⇔明るさが暗くなる

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2019/11/16 13:25

「明るさ」は、かなり「人間の感覚」に依存する言葉ですね。

これは #2 さんのようにいろいろな「物理的、実用的」な定義がされていて、単位にしても「光を出す側」の「カンデラ」（放射強度）、「カンデラ/平方メートル」（放射輝度）、「ルーメン」（光束）、「光を受ける側」の「ルクス」（照度）などいろいろあります。
なので「物理」で使う場合にはどの意味でどれを使うのかを明示する必要があります。
一般日常用語での「光の明るさ」は「照度、ルクス」を指すことが多いのではないでしょうか。

「強さ」は、ごく普通に考えれば「波動」である波の「振幅」です。
ただ、これもあいまいな「一般用語」なので、物理で使うときにはきちんと定義・明示した「物理量」で表現しないといけません。

どちらも「エネルギー」に関連しますが、エネルギーそのものとは違います。

光のエネルギーは、主に「光電効果」のときの「光子１個当たりのエネルギー」で「振動数」と「プランクの定数」で登場し、
「閾値以下の振動数の光を、いくら「強さ」を大きくしても電子は飛び出さない」
という説明で登場すると思います。

これは「波動」でいえば、「振動数を変えずに、振幅だけ大きくする」ことに相当します。
「光のエネルギーは、振動数と振幅の両方に関係する」と考えればよいでしょう。「光子１個の持つエネルギー」×「光子の数」ということです。
そのときの上でいう「強さ」は「振幅」つまり「その振動数に相当するエネルギーを持った光子の数」を指すと考えます。

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/11/16 07:21

科学ではそんな曖昧な言葉は使いません。

①単位時間単位面積あたりの光子数=光量子束密度
②単位時間単位面積あたりのエネルギ―=放射照度
③単位時間単位面積あたりのエネルギーをその周波数分布から
人間の目の感度を考慮して、目の感じる量に換算したもの=照度
単位はルクス

一般に「強さ」や「明るさ」という曖昧な表現は
殆どの場合、照明の明るさ③を表しています。
輝度や全光束を表す場合も有りはなはだ曖昧です。

No.1 回答者： ybnormal 回答日時： 2019/11/16 06:26

電磁波一般の強さは光子の量できまります。

光子の数が多いほど光は強い、つまり明るい。

光のエネルギーと強さは別のものです。

＞同じ光の強さでも、波長が短くなれば光子１個が持つエネルギーが増大⇔光子の数が減少⇔明るさが暗くなる
波長が変わっても、光子の量は変わりません。波長が短くなれば、光の色が青い方へ遷移するだけです。