光量子量と照度の変換は可能か？！

光量子量（マイクロE・m-2・s-1）を量る必要が出てきました。
見てみると光量子計は高価です。
一方、照度計（ルクスを測る）は、安価です。
そこで、便宜的な式でルクスを光量子量に変換することは可能でしょうか？
よろしくお願いいたします

No.1 回答者： masudaya 回答日時： 2005/04/12 18:28

ちょっと無理だと思います.

光量子量は,E=hνのことで,ひとつの光量子の持つエネルギーというイメージです.
一方ルクスは,その光全体のエネルギーというイメージだと思います.

全体のエネルギーは
ΣE=Σhνi
だと思います.これがルクスだとしても
νiも光量子が何個あるかも分かりませんので,
決められないのではないでしょうか?
まだ,波長を測ったほうがましだと思います.

No.2 回答者： shkwta 回答日時： 2005/04/13 06:30

調べてみると、

光量子量とは、光量子束密度のこと
単位のEは「アインシュタイン」で、現在でいうmolのこと
（参考）
http://www.ne.jp/asahi/mc/minatomachi/unit2.htm

次のページに解説と換算シートがあります。
http://www.fb.u-tokai.ac.jp/WWW/hoshi/env/light- …

参考URL：http://www.fb.u-tokai.ac.jp/WWW/hoshi/env/light- …

No.3 回答者： noname#11476 回答日時： 2005/04/13 12:20

それは非常に難しい話です。

ご質問の光量子量は光子の数が求まればよいのですが、光のセンサーはエネルギーを感じ取るので、エネルギーから光子数に換算しなければなりません。しかし、そのためにはやってきている光の波長を知らねばなりません。
自然界ですと色んな波長の光が混ざっていますから「波長分布」がわからないとだめです。

で光量子センサーでは、この問題をセンサーの前に特殊な波長フィルターを設けることで解決しています。
つまり、ある波長λの光子一つのエネルギーは、

ｅ＝ｈｃ／λ

であり、光量子量＝Ｅ／ｅ＝λＥ／ｈｃ（Ｅはその波長で受光したエネルギー）ですから、この特性になるに、波長が長いところでは透過率が高く波長が短いところでは透過率が低くなるフィルター（更に受光のフォトダイオード特性も補正するから実際はもっと複雑）を通して測定するようにすれば、自動的にセンサー出力が光子数になるわけです。光子数から光量子量は線形で換算できるので問題ありません。

しかし、照度計を使うにしても、パワーメータを使うにしても波長に対する感度が上記のようになっていないので、単体の測定値を持ち出しても換算することは出来ません。

たとえば既に波長分布が既知であれば、照度計なりパワーメーターなりの測定値から、波長分布を考慮して換算することはできるでしょうけど。

No.4 回答者： noname#11476 回答日時： 2005/04/13 16:58

訂正します。

。。
>光量子量＝Ｅ／ｅ＝λＥ／ｈｃ
光量子数の間違いです。光量子量への換算は更にｍｏｌ数で割ってください。
ちなみにＥはＪ／ｍ＾２・ｓ（１ｍ＾２あたり、１時間当たりのエネルギーで光強度ですね。Ｗ／ｍ＾２と書いてもＯＫです）

ついでに光源スペクトルがわかっているときの計算方法を述べておきます。

照度計の測定値Ｉ、標準比視感度曲線ｆ（λ）、光源スペクトルｇ（λ）とすると、
積分をＩＮＴ［関数、範囲上限、範囲下限、変数］で表せば、

Ｉ＝ｃ×ＩＮＴ［ｆ（λ）×ｇ（λ）、－∞、＋∞、λ］
なので、Ｉが求まると、

ｃ＝Ｉ／ＩＮＴ［ｆ（λ）×ｇ（λ）、－∞、＋∞、λ］

でｃが求まり、ｃ×ｇ（λ）が特定波長λでの光強度です。
そうしますと、

光子数＝ＩＮＴ［ｃ×ｇ（λ）×λ／ｈｃ，－∞、＋∞、λ］

（ｈ：プランク常数、ｃ：光速度）
あとは光量子量は光子数／モル数とすればよいでしょう。

No.5 回答者： noname#11476 回答日時： 2005/04/14 08:25

また少し間違えていました。

照度計の測定値をＩ’として、一度Ｉ’－＞Ｉに単位変換（波長を仮定してｌｕｘ－＞Ｗ／ｍ＾２への変換）をしなければなりません。
あとは計算の通りです。