・光電効果
光電効果(photoelectric effect)とは、外部光電効果と内部光電効果の総称である。単に光電効果という場合は外部光電効果を指す場合が多い。内部光電効果は光センサなどで広く利用される。光電効果そのものは特異な現象ではなく酸化物、硫化物その他無機化合物、有機化合物等に普遍的に起こる。
外部光電効果:金属等に光を照射すると光電子が飛び出す
物質に光を照射すると、電子(光電子)が物質の表面から放出される。この現象を外部光電効果、または単に光電効果と言う。広義には電子のみならず、原子や分子が外部に放出される現象も含める。また、気体の原子や分子が自由電子を放出する光イオン化(英: photoionization、光電離)も広義の外部光電効果である。
光電子の放出は物質に一定の振動数以上の光を照射した時のみ発生する。このときの振動数を限界振動数 ν0 と言う。またその時の波長を限界波長 λ0 と言い、これらの値は物質の種類によって決まっている。入射光の強度にはよらない。
この現象の起こりやすさは仕事関数 φ で表すことができ、ν0 と λ0 を用いて書くと、c を光速、e を電気素量として
と表される。
-応用例
外部光電効果の応用例としては、外部光電効果型の光センサ(光電管、光電子増倍管や撮像管など)がある。光電面には仕事関数の小さいアルカリ金属が用いられる。内部光電効果を利用したものに比べて暗電流が少ない、線形性が良いなどの特徴を持ち、光やX線の高感度検出や精密測定に用いられる。特に光電子増倍管は汎用の超高感度光センサとしての用途が広く、原子吸光分析法等、各種の研究開発や工業生産・測定などの現場で利用されている。
また、放出された光電子のエネルギーや運動量を調べることで物質内部のバンド構造や表面状態などを調べられるため、光電子分光法などの分析手法にも応用される。

光束は,光源全体の明るさを示す指標である。単位はlm(ルーメン)。照明用光源の明るさを表す際によく用いられる。光源から放射された光の明るさを人の目の感度(視感度)を考慮して表した物理量となる。具体的には,等方性の光度1cd(カンデラ)の光源から1s(r ステラジアン)の立体角内に放射される光束が1lmとなる。ここでsrは立体角の単位であり,球の半径(r )の2乗(r 2)の面積を,球面上から切り取る円錐形状の頂点が成す角を示す。
光度は,光束の立体角密度を示す指標である。単位はcd。表示用LEDなどのまぶしさを表す際に用いられることが多い。周波数540×1012Hz(波長555nm)の単色放射を放出し,所定の方向におけるその放射強度が1/683W/srである光源の,その方向における光度が1cdと定義される。
輝度は,光源をはじめ,反射面や透過面などの2次光源から観測者に向かって発する光の強さを示す指標である。単位はcd/m2。光束と同様に人の目の感度に合わせて表した物理量となる。液晶パネルやPDPといった,ディスプレイの画面の明るさを表す際によく用いられる。
照度は,平面内に照射された光の明るさを示す指標である。単位はlx(ルクス)で,lm/m2と表すこともある。光源から平面状の物体に向けて放射された光束のうち,単位面積当たりに入射する光束の量となる。照明器具では,その器具で面を照射したときの面上での明るさを比較する際に用いられる。

光束と光度,輝度,照度の関係を簡単にまとめると,光束を単位立体角で割ったものが光度,光束を照射する単位面積で割ったものが照度,光度を照射する単位面積で割ったものが輝度となる。
照明を評価するには、「光束」、「光度」、「照度」、「光束発散度」、「輝度」という5つの測光量を利用している。ここでは、「光度」、「照度」、「輝度」の3つを上述の内容と重複するが大事なので簡単に説明しておく。
光度とは
光源から出る光が方向により感じている光の強さが異なることは、その光源は各方向へでていく光束の量が異なるためである。光源からある方向へでていく単位立体角当たりの光束の量は光度という。
光度の量記号はIで、単位はcd(カンデラ)である。
光源から光束が出ている。ある方向の立体角度はωとする。その立体角度ωに当たる面積に照らす光は光束Φとする。
光度I(cd) = 光束Φ(lm) ÷ 立体角度ω(sr)
光度は上記の計算式を利用して、光束と立体角度から求める。
照度とは
照度とは、光源から出ている光がある面対して、どの位降り注いているかを表すもので、単位面積あたりに照射する光束で定義している。
照度の量記号はEで、単位はlx(ルクス)である。
照度というのは、単位面積に入射する光束なので、次の式で求める。
照度E(lx) = 光束Φ(lm) ÷ 面積A(m^2)
さらに、照度の大きさを比較する。
① 、②のように、光源が近ければ、照度が高くなり、明るく感じる。
② 、④のように、光源の入射角度が垂直でなく斜めになれば、照度が低くなり、暗く感じる。
⑤、⑥のように、光源の数が多ければ、照度が高くなり、明るく感じる。
輝度とは
輝度は光源が輝いている程度を表すために使われている。ある方向に対して、光源からの光度をその方向からの光源の見かけ面積で割った値は輝度という。 輝度の量記号はLで、単位はcd/m^2(カンデラ毎平方メートル)である。
輝度は次の式で求める。
輝度L(cd/m^2) = 光度I(cd) ÷ 面積A(m^2)
輝度は光源面だけではなく、光が照らしている壁などの面に対しても使われている。