激光的安全等級(jí)是如何規(guī)定的

能量高度集中的激光光束有可能對(duì)人體造成損害，如眼睛或皮膚。所以，國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì)IEC(International Electrotechical Commission)和食品及藥品管理局FDA（Food and Drug Administration）對(duì)激光設(shè)備的安全性，按其激光輸出值的大小進(jìn)行了分類。正規(guī)生產(chǎn)激光設(shè)備，其安全等級(jí)均應(yīng)按FDA或IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注。

IEC標(biāo)準(zhǔn)將激光設(shè)備分為五個(gè)等級(jí)，分別稱為Class1, Class2, Class3A, Class3B, Class4。例如，Class1級(jí)激光設(shè)備，在“可預(yù)見的工作條件下”是一種安全設(shè)備；而Class4級(jí)的激光設(shè)備，則是可能生成有害的漫反射的設(shè)備，會(huì)引起皮膚的灼傷乃至火災(zāi)，使用中應(yīng)特別小心。

FDA標(biāo)準(zhǔn)將激光設(shè)備分為六個(gè)等級(jí)，即ClassⅠ, ClassⅡa,ClassⅡ,ClassⅢa, ClassⅢb和ClassⅣ。對(duì)ClassⅠ級(jí)者，其激光輻射量不認(rèn)為是有害的，對(duì)ClassⅣ級(jí)者，其激光輻射量無(wú)論是直接輻射還是散射（Scattered）,對(duì)皮膚和眼睛均是有害的

激光的安全等級(jí) 

Class I：低輸出激光（功率小于0.4mW），不論何種條件下對(duì)眼睛和皮膚，都不會(huì)超過(guò)MPE值，甚至通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后也不會(huì)超過(guò)MPE值?？梢员ＷC設(shè)計(jì)上的安全，不必特別管理。典型應(yīng)用如激光教鞭，CD播放機(jī)，CD-ROM設(shè)備，地質(zhì)勘探設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室分析儀器等。 

Class II：低輸出的可視激光（功率0.4mW-1mW），人閉合眼睛的反應(yīng)時(shí)間為0.25秒，用這段時(shí)間算出的曝光量不可以超過(guò)ＭＰＥ值。通常1ｍＷ以下的激光，會(huì)導(dǎo)致暈眩無(wú)法思考，用閉合眼睛來(lái)保護(hù)，不能說(shuō)完全安全，不要直接在光束內(nèi)觀察，也不要用Class II激光直接照射別人的眼睛，避免用遠(yuǎn)望設(shè)備觀察Class II激光。典型應(yīng)用如課堂演示，激光教鞭，瞄準(zhǔn)設(shè)備和測(cè)距儀等。 

Class III ：中輸出激光，光束若直接射入眼睛，會(huì)產(chǎn)生傷害，基于某些安全的理由，進(jìn)一步分為IIIＡ和IIIＢ級(jí)。 

　　IIIＡ級(jí)為可見光的連續(xù)激光，輸出為1-5ｍＷ的激光束，光束的能量密度不要超過(guò)25Ｗ／ｍ－ｍ，避免用遠(yuǎn)望設(shè)備觀察IIIＡ激光，這樣可能增大危險(xiǎn)。IIIＡ的典型應(yīng)用和Class II級(jí)有很多相同之處，如激光教鞭，激光掃描儀等。  

　　III B級(jí)為5-500mＷ的連續(xù)激光，直接在光束內(nèi)觀察有危險(xiǎn)。但最小照射距離為13ｃｍ，最大照射時(shí)間十秒以下為安全。IIIB激光的典型應(yīng)用如光譜測(cè)定和娛樂燈光表演等。 

ClassIV：高輸出連續(xù)激光（大于500mW），高過(guò)第三級(jí)，有火災(zāi)的危險(xiǎn)，擴(kuò)散反射也有危險(xiǎn)。典型應(yīng)用如外科手術(shù)，研究，切割，焊接和顯微機(jī)械加工等。

關(guān)于激光等級(jí)劃分

激光器按波長(zhǎng)分各種類型，由于不同波長(zhǎng)的激光對(duì)人體組織器官傷害不同。因而在各類型的激光器中按其功率輸出大小及對(duì)人體傷害分以下四級(jí)。

　　第一級(jí)激光器：即無(wú)害免控激光器。這一級(jí)激光器發(fā)射的激光，在使用過(guò)程中對(duì)人體無(wú)任何危險(xiǎn)，即使用眼睛直視也不會(huì)損害眼睛。對(duì)這類激光器不需任何控制。

　　第二級(jí)激光器：即低功率激光器。輸出激光功率雖低，用眼睛偶爾看一下不至造成眼損傷，但不可長(zhǎng)時(shí)間直視激光束。否則，眼底細(xì)胞受光子作用而損害視網(wǎng)膜。但這類激光對(duì)人體皮膚無(wú)熱損傷。

　　第三級(jí)激光器：即中功率激光器。這種激光器的輸出功率如聚焦時(shí)，直視光束會(huì)造成眼損傷，但將光改變成非聚焦，漫反射的激光一般無(wú)危險(xiǎn)，這類激光對(duì)皮膚尚無(wú)熱損傷。

第四級(jí)激光器：即大功率激光器，此類激光不但其直射光束及鏡式反射光束對(duì)眼和皮膚損傷，而且損傷相當(dāng)嚴(yán)重，并且其漫反射光也可能給人眼造成損傷。

1千瓦=1000瓦特                         1KW=1000W

1兆瓦=1000千瓦=1000000瓦特            1MW=1000KW=1000000W

1毫瓦=0.001瓦特                         1mw=0.001w

1瓦特=3.6x106焦耳                        1W=3.6X10的六次方=3600000J

1毫米=100絲=1000微米=1000000納米     1MM=100絲=1000μM=1000000NM

流明與焦耳之間存在什么關(guān)系

光強(qiáng)度(luminous intensity)是光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量,以I表示,單位為坎德拉(candela,簡(jiǎn)稱cd).1坎德拉表示在單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量. 

勒克司（lux,法定符號(hào)lx）照度單位，為距離一個(gè)光強(qiáng)為lcd的光源，在1米處接受的照明強(qiáng)度，習(xí)稱：燭光.米。亦即距離該光源1米處，1平方米面積接受1lm光通量時(shí)的照度。 

焦耳（joule,法定符號(hào)j）能或功的基本物理單位，等于1個(gè)牛頓(N)的力作用1米距離所作的功，或消耗的能。 

1焦耳=107爾格=1瓦特.秒 

牛頓（Newton,法定符號(hào)N）：力的單位，使1千克的質(zhì)量每秒加速1米／秒的力。 

1N=105dyne(達(dá)因) 

瓦（特）（watt,法定符號(hào)W）：功率的單位，單位時(shí)間（1秒）所作的功等于1焦耳時(shí)的功率 

1W=1J/S; 1j=1W.s 

國(guó)際單位制(SIE單位制)的光度單位 

光 度 量幾 何 學(xué) 

名稱符號(hào)單位英文名 

光強(qiáng)度I坎德拉Candela(cd) 

光照度E勒克斯Lux(lx) 

光亮度L尼特Nit 

光通量φ流明Lumen(lm) 

與心理學(xué)關(guān)系密切的單色光單位有: 

1.光強(qiáng)度 光強(qiáng)度(luminous intensity)是光源在單位立體角內(nèi)輻射 

的光通量,以I表示,單位為坎德拉(candela,簡(jiǎn)稱cd).1坎德拉表示在 

單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量. 

2.光通量 光通量(luminous flus)是由光源向各個(gè)方向射出的光功 

率,也即每一單位時(shí)間射出的光能量,以φ表示,單位為流明(lumen,簡(jiǎn)稱 

lm).

3.光照度 光照度(illuminance)是從光源照射到單位面積上的光通 

量,以E表示,照度的單位為勒克斯(Lux,簡(jiǎn)稱lx). 

4.反射系數(shù) 人們觀看物體時(shí),總是要借助于反射光,所以要經(jīng)常用到 

"反射系數(shù)"的概念.反射系數(shù)(reflectance factor)是某物體表面的流 

明數(shù)與入射到此表面的流明數(shù)之比,以R表示. 

5.光亮度 光亮度(luminance)是指一個(gè)表面的明亮程度,以L表示, 

即從一個(gè)表面反射出來(lái)的光通量.不同物體對(duì)光有不同的反射系數(shù)或吸收系 

數(shù).光的強(qiáng)度可用照在平面上的光的總量來(lái)度量,這叫入射光(inci-dent 

light)或照度(illuminance).若用從平面反射到眼球中的光量來(lái)度量光 

的強(qiáng)度,這種光稱為反射光(reflection light)或亮度(brightness). 

例如,一般白紙大約吸收入射光量的20%,反射光量為80%;黑紙只反射入 

射光量的3%.所以,白紙和黑紙?jiān)诹炼壬喜町惡艽? 

亮度和照度的關(guān)系如圖6-2(a)所示,最常用的照度單位是呎燭光 

(footcandle).1呎燭光是在距離標(biāo)準(zhǔn)燭光一英尺遠(yuǎn)的一平方英尺平面上 

接受的光通量.如果按公制單位,則以米為標(biāo)準(zhǔn),照度就用米燭光 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

(metrecandle)來(lái)表示,即1米燭光是距離標(biāo)準(zhǔn)燭光一米遠(yuǎn)的一平方米面積 

上的照度.1米燭光等于0.0929呎燭光. 

從圖6-2上,我們不難理解亮度和照度之間的關(guān)系,其關(guān)系為: 

L=R×E [公式6-1] 

式中L為亮度,R為反射系數(shù),E為照度. 

因此,當(dāng)我們知道一個(gè)物體表面的反射系數(shù)及其表面的照度時(shí),便可推 

算出它的亮度. 

亮度也有幾種度量單位.亮度的單位是用一種理想化了的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)來(lái)定 

義的(如圖6-2b).以一支標(biāo)準(zhǔn)蠟燭當(dāng)作光源,放在一個(gè)半徑為1公尺的 

球體的中心位置.假設(shè)這個(gè)蠟燭會(huì)均勻發(fā)散它的全部光線,則落在球體內(nèi)表 

面一平方公尺表面積上的所有光量為1個(gè)流明(lumen).實(shí)際應(yīng)用中,亮度 

單位用流明太小了,所以通常取其十倍的單位——毫朗伯(millilambert) 

來(lái)表示.比毫朗伯稍大的單位是呎朗伯(footlambert),1毫朗伯等于0.929 

呎朗伯.英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的呎朗伯是用光源的燭光數(shù),從光源到表面積的英尺數(shù)和 

表面的反射率來(lái)規(guī)定的.在有些國(guó)家,普遍使用的是米制單位,是以毫朗伯 

為基礎(chǔ)的[1毫朗伯(mL)=0.929呎朗伯(ftL)=3.183燭光/平方米(c/m2) 

=10阿普熙提(apostilbs)].光亮度的單位還有:坎德拉/平方米(即尼特, 

Nit=1cd/m2)等. 

多年來(lái)，感光材料的感光度計(jì)算方法是以使感光材料產(chǎn)生一定密度值所需曝光量為計(jì)算依據(jù)的，而曝光量又是以燭光.米.秒或勒克司*秒為計(jì)量單位的。 

曝光量的計(jì)算公式是； 

H（曝光量）=E（照度）×t（時(shí)間） 

照度與光源的發(fā)光強(qiáng)度（光強(qiáng)I）成正比： 

E=I（光強(qiáng)）×D-2（D為距離） 

光強(qiáng)的單位： 

（舊）燭光：又名國(guó)際燭光，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)照明協(xié)會(huì)（CIE）早期規(guī)定的，以特定的鯨魚油蠟燭的單位發(fā)光強(qiáng)度為單位，這也是燭光一詞命名的由來(lái)。顯然，當(dāng)時(shí)主要是以光源的亮度為依據(jù)的（亮度的定義是：?jiǎn)挝幻娣e發(fā)光體的光強(qiáng)）。 

（新）燭光，法定名稱坎德拉candela.cd,CIE（1942）定義為一平方厘米絕對(duì)黑體在金屬鉑的凝固溫度（2045K）時(shí)發(fā)光強(qiáng)度的六十分之一，這個(gè)規(guī)定既確定了其亮度，又確定了其色溫。 

新燭光=0.981舊燭光 

1979年，CIE又對(duì)坎德拉規(guī)定了新的標(biāo)準(zhǔn)：定義頻率為540×1012Hz（即波長(zhǎng)555nm）的單色光源每單位立體角（1個(gè)球面度）輻射能為1／683W時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度。這個(gè)定義把光強(qiáng)單位和能量絕對(duì)單位聯(lián)系起來(lái)了，含義覆蓋面更廣了。特別規(guī)定單色光源的波長(zhǎng)，進(jìn)一步把光的波長(zhǎng)和機(jī)械能與亮度和光強(qiáng)聯(lián)系起來(lái)。 

在通常的感光測(cè)定工作中，都采用白光作為感光儀的光源和施照光，嚴(yán)格規(guī)定其色溫和光強(qiáng)，并以燭光為光強(qiáng)單位，以勒克司lx為照度單位，以lx*s為曝光量單位，并以這些單位為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)照相性能，計(jì)算感光材料的感光度，這無(wú)疑是很實(shí)用的常規(guī)方法。這個(gè)方法檢測(cè)的數(shù)據(jù)和通常感光材料在應(yīng)用時(shí)的實(shí)用性能是一致的，但是這僅適用于在實(shí)際應(yīng)用時(shí)用白光曝光的感光材料。