激光的安全等級是如何規(guī)定的

能量高度集中的激光光束有可能對人體造成損害，如眼睛或皮膚。所以，國際電子技術(shù)委員會IEC(International Electrotechical Commission)和食品及藥品管理局FDA（Food and Drug Administration）對激光設(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，分別稱為Class1, Class2, Class3A, Class3B, Class4。例如，Class1級激光設(shè)備，在“可預(yù)見的工作條件下”是一種安全設(shè)備；而Class4級的激光設(shè)備，則是可能生成有害的漫反射的設(shè)備，會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，即ClassⅠ, ClassⅡa,ClassⅡ,ClassⅢa, ClassⅢb和ClassⅣ。對ClassⅠ級者，其激光輻射量不認(rèn)為是有害的，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（功率小于0.4mW），不論何種條件下對眼睛和皮膚，都不會超過MPE值，甚至通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦后也不會超過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ＭＰＥ值。通常1ｍＷ以下的激光，會導(dǎo)致暈眩無法思考，用閉合眼睛來保護(hù)，不能說完全安全，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)備和測距儀等。 

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

　　IIIＡ級為可見光的連續(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級有很多相同之處，如激光教鞭，激光掃描儀等。  

　　III B級為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)用如光譜測定和娛樂燈光表演等。 

ClassIV：高輸出連續(xù)激光（大于500mW），高過第三級，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)于激光等級劃分

激光器按波長分各種類型，由于不同波長的激光對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人體傷害分以下四級。

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

　　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，但不可長時(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。但這類激光對人體皮膚無熱損傷。

　　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(shí)，直視光束會造成眼損傷，但將光改變成非聚焦，漫反射的激光一般無危險(xiǎn)，這類激光對皮膚尚無熱損傷。

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，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 

國際單位制(SIE單位制)的光度單位 

光 度 量幾 何 學(xué) 

名稱符號單位英文名 

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)表面反射出來的光通量.不同物體對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#分頁標(biāo)題#e#

(metrecandle)來表示,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 

表面的反射率來規(guī)定的.在有些國家,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，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：又名國際燭光，國際標(biāo)準(zhǔn)照明協(xié)會（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。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：單位面積發(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又對坎德拉規(guī)定了新的標(biāo)準(zhǔn)：定義頻率為540×1012Hz（即波長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)單位和能量絕對單位聯(lián)系起來了，含義覆蓋面更廣了。特別規(guī)定單色光源的波長，進(jìn)一步把光的波長和機(jī)械能與亮度和光強(qiáng)聯(lián)系起來。 

在通常的感光測定工作中，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)評價(jià)照相性能，計(jì)算感光材料的感光度，這無疑是很實(shí)用的常規(guī)方法。這個(gè)方法檢測的數(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。