激光的安全等級是如何規定的

能量高度集中的激光光束有可能對人體(ti) 造成損害，如眼睛或皮膚。所以，國際電子技術委員會(hui) IEC(International Electrotechical Commission)和食品及藥品管理局FDA（Food and Drug Administration）對激光設備的安全性，按其激光輸出值的大小進行了分類。正規生產(chan) 激光設備，其安全等級均應按FDA或IEC標準進行標注。

IEC標準將激光設備分為(wei) 五個(ge) 等級，分別稱為(wei) Class1, Class2, Class3A, Class3B, Class4。例如，Class1級激光設備，在“可預見的工作條件下”是一種安全設備；而Class4級的激光設備，則是可能生成有害的漫反射的設備，會(hui) 引起皮膚的灼傷(shang) 乃至火災，使用中應特別小心。

FDA標準將激光設備分為(wei) 六個(ge) 等級，即ClassⅠ, ClassⅡa,ClassⅡ,ClassⅢa, ClassⅢb和ClassⅣ。對ClassⅠ級者，其激光輻射量不認為(wei) 是有害的，對ClassⅣ級者，其激光輻射量無論是直接輻射還是散射（Scattered）,對皮膚和眼睛均是有害的

激光的安全等級 

Class I：低輸出激光（功率小於(yu) 0.4mW），不論何種條件下對眼睛和皮膚，都不會(hui) 超過MPE值，甚至通過光學係統聚焦後也不會(hui) 超過MPE值。可以保證設計上的安全，不必特別管理。典型應用如激光教鞭，CD播放機，CD-ROM設備，地質勘探設備和實驗室分析儀(yi) 器等。 

Class II：低輸出的可視激光（功率0.4mW-1mW），人閉合眼睛的反應時間為(wei) 0.25秒，用這段時間算出的曝光量不可以超過ＭＰＥ值。通常1ｍＷ以下的激光，會(hui) 導致暈眩無法思考，用閉合眼睛來保護，不能說完全安全，不要直接在光束內(nei) 觀察，也不要用Class II激光直接照射別人的眼睛，避免用遠望設備觀察Class II激光。典型應用如課堂演示，激光教鞭，瞄準設備和測距儀(yi) 等。 

Class III ：中輸出激光，光束若直接射入眼睛，會(hui) 產(chan) 生傷(shang) 害，基於(yu) 某些安全的理由，進一步分為(wei) IIIＡ和IIIＢ級。 

　　IIIＡ級為(wei) 可見光的連續激光，輸出為(wei) 1-5ｍＷ的激光束，光束的能量密度不要超過25Ｗ／ｍ－ｍ，避免用遠望設備觀察IIIＡ激光，這樣可能增大危險。IIIＡ的典型應用和Class II級有很多相同之處，如激光教鞭，激光掃描儀(yi) 等。  

　　III B級為(wei) 5-500mＷ的連續激光，直接在光束內(nei) 觀察有危險。但最小照射距離為(wei) 13ｃｍ，最大照射時間十秒以下為(wei) 安全。IIIB激光的典型應用如光譜測定和娛樂(le) 燈光表演等。 

ClassIV：高輸出連續激光（大於(yu) 500mW），高過第三級，有火災的危險，擴散反射也有危險。典型應用如外科手術，研究，切割，焊接和顯微機械加工等。

關(guan) 於(yu) 激光等級劃分

激光器按波長分各種類型，由於(yu) 不同波長的激光對人體(ti) 組織器官傷(shang) 害不同。因而在各類型的激光器中按其功率輸出大小及對人體(ti) 傷(shang) 害分以下四級。

　　第一級激光器：即無害免控激光器。這一級激光器發射的激光，在使用過程中對人體(ti) 無任何危險，即使用眼睛直視也不會(hui) 損害眼睛。對這類激光器不需任何控製。

　　第二級激光器：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(shang) ，但不可長時間直視激光束。否則，眼底細胞受光子作用而損害視網膜。但這類激光對人體(ti) 皮膚無熱損傷(shang) 。

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

第四級激光器：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眼和皮膚損傷(shang) ，而且損傷(shang) 相當嚴(yan) 重，並且其漫反射光也可能給人眼造成損傷(shang) 。

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(si) =1000微米=1000000納米     1MM=100絲(si) =1000μM=1000000NM

流明與(yu) 焦耳之間存在什麽(me) 關(guan) 係

光強度(luminous intensity)是光源在單位立體(ti) 角內(nei) 輻射的光通量,以I表示,單位為(wei) 坎德拉(candela,簡稱cd).1坎德拉表示在單位立體(ti) 角內(nei) 輻射出1流明的光通量. 

勒克司（lux,法定符號lx）照度單位，為(wei) 距離一個(ge) 光強為(wei) lcd的光源，在1米處接受的照明強度，習(xi) 稱：燭光.米。亦即距離該光源1米處，1平方米麵積接受1lm光通量時的照度。 

焦耳（joule,法定符號j）能或功的基本物理單位，等於(yu) 1個(ge) 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N）：力的單位，使1千克的質量每秒加速1米／秒的力。 

1N=105dyne(達因) 

瓦（特）（watt,法定符號W）：功率的單位，單位時間（1秒）所作的功等於(yu) 1焦耳時的功率 

1W=1J/S; 1j=1W.s 

國際單位製(SIE單位製)的光度單位 

光 度 量幾 何 學 

名稱符號單位英文名 

光強度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(yu) 心理學關(guan) 係密切的單色光單位有: 

1.光強度 光強度(luminous intensity)是光源在單位立體(ti) 角內(nei) 輻射 

的光通量,以I表示,單位為(wei) 坎德拉(candela,簡稱cd).1坎德拉表示在 

單位立體(ti) 角內(nei) 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(ge) 方向射出的光功 

率,也即每一單位時間射出的光能量,以φ表示,單位為(wei) 流明(lumen,簡稱 

lm).

3.光照度 光照度(illuminance)是從(cong) 光源照射到單位麵積上的光通 

量,以E表示,照度的單位為(wei) 勒克斯(Lux,簡稱lx). 

4.反射係數 人們(men) 觀看物體(ti) 時,總是要借助於(yu) 反射光,所以要經常用到 

"反射係數"的概念.反射係數(reflectance factor)是某物體(ti) 表麵的流 

明數與(yu) 入射到此表麵的流明數之比,以R表示. 

5.光亮度 光亮度(luminance)是指一個(ge) 表麵的明亮程度,以L表示, 

即從(cong) 一個(ge) 表麵反射出來的光通量.不同物體(ti) 對光有不同的反射係數或吸收係 

數.光的強度可用照在平麵上的光的總量來度量,這叫入射光(inci-dent 

light)或照度(illuminance).若用從(cong) 平麵反射到眼球中的光量來度量光 

的強度,這種光稱為(wei) 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(wei) 80%;黑紙隻反射入 

射光量的3%.所以,白紙和黑紙在亮度上差異很大. 

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

(footcandle).1呎燭光是在距離標準燭光一英尺遠的一平方英尺平麵上 

接受的光通量.如果按公製單位,則以米為(wei) 標準,照度就用米燭光 #p#分頁標題#e#

(metrecandle)來表示,即1米燭光是距離標準燭光一米遠的一平方米麵積 

上的照度.1米燭光等於(yu) 0.0929呎燭光. 

從(cong) 圖6-2上,我們(men) 不難理解亮度和照度之間的關(guan) 係,其關(guan) 係為(wei) : 

L=R×E [公式6-1] 

式中L為(wei) 亮度,R為(wei) 反射係數,E為(wei) 照度. 

因此,當我們(men) 知道一個(ge) 物體(ti) 表麵的反射係數及其表麵的照度時,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準狀態來定 

義(yi) 的(如圖6-2b).以一支標準蠟燭當作光源,放在一個(ge) 半徑為(wei) 1公尺的 

球體(ti) 的中心位置.假設這個(ge) 蠟燭會(hui) 均勻發散它的全部光線,則落在球體(ti) 內(nei) 表 

麵一平方公尺表麵積上的所有光量為(wei) 1個(ge) 流明(lumen).實際應用中,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) 

來表示.比毫朗伯稍大的單位是呎朗伯(footlambert),1毫朗伯等於(yu) 0.929 

呎朗伯.英國標準的呎朗伯是用光源的燭光數,從(cong) 光源到表麵積的英尺數和 

表麵的反射率來規定的.在有些國家,普遍使用的是米製單位,是以毫朗伯 

為(wei) 基礎的[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，感光材料的感光度計算方法是以使感光材料產(chan) 生一定密度值所需曝光量為(wei) 計算依據的，而曝光量又是以燭光.米.秒或勒克司*秒為(wei) 計量單位的。 

曝光量的計算公式是； 

H（曝光量）=E（照度）×t（時間） 

照度與(yu) 光源的發光強度（光強I）成正比： 

E=I（光強）×D-2（D為(wei) 距離） 

光強的單位： 

（舊）燭光：又名國際燭光，國際標準照明協會(hui) （CIE）早期規定的，以特定的鯨魚油蠟燭的單位發光強度為(wei) 單位，這也是燭光一詞命名的由來。顯然，當時主要是以光源的亮度為(wei) 依據的（亮度的定義(yi) 是：單位麵積發光體(ti) 的光強）。 

（新）燭光，法定名稱坎德拉candela.cd,CIE（1942）定義(yi) 為(wei) 一平方厘米絕對黑體(ti) 在金屬鉑的凝固溫度（2045K）時發光強度的六十分之一，這個(ge) 規定既確定了其亮度，又確定了其色溫。 

新燭光=0.981舊燭光 

1979年，CIE又對坎德拉規定了新的標準：定義(yi) 頻率為(wei) 540×1012Hz（即波長555nm）的單色光源每單位立體(ti) 角（1個(ge) 球麵度）輻射能為(wei) 1／683W時的發光強度。這個(ge) 定義(yi) 把光強單位和能量絕對單位聯係起來了，含義(yi) 覆蓋麵更廣了。特別規定單色光源的波長，進一步把光的波長和機械能與(yu) 亮度和光強聯係起來。 

在通常的感光測定工作中，都采用白光作為(wei) 感光儀(yi) 的光源和施照光，嚴(yan) 格規定其色溫和光強，並以燭光為(wei) 光強單位，以勒克司lx為(wei) 照度單位，以lx*s為(wei) 曝光量單位，並以這些單位為(wei) 基礎的數據評價(jia) 照相性能，計算感光材料的感光度，這無疑是很實用的常規方法。這個(ge) 方法檢測的數據和通常感光材料在應用時的實用性能是一致的，但是這僅(jin) 適用於(yu) 在實際應用時用白光曝光的感光材料。