明亮的房間和屋外的太陽下，為什麼感覺差不多亮？
― 眼睛把200倍的差距，縮成了大約6倍
晴朗中午的屋外，和開著燈的房間，兩邊都只會讓人覺得「普通的亮」。但用儀器一量，差距大約有200倍。不是沒有差距，而是眼睛把差距縮小之後才讓你看到。
白天，你在房間裡看書。燈也開著，亮度沒有任何不滿。
就這樣走出玄關，站到太陽下。你會覺得「好刺眼」，但稍微瞇一下眼睛，很快就習慣了。
感覺上，頂多是「亮了幾倍」吧。然而實際的亮度，房間和太陽下相差大約200倍。
差距看起來消失，有兩個原因
黑眼珠中央的瞳孔，在明亮處會變小，在昏暗處會變大。直徑變化4倍，換算成進入的光量約16倍，這是眼睛自己調節的。
但這樣只能處理16倍。剩下的，由眼睛深處和大腦來承擔。光量變成200倍，感受到的亮度卻只變成大約6倍。就是這樣壓縮的。
這兩種機制同時運作，所以我們能把昏暗的房間到刺眼的太陽下，當成一個連續而普通的世界來體驗。這個機制很方便，但也因此，我們很不擅長猜出實際的亮度。
實際的亮度，相差好幾個數量級
衡量亮度的單位有「勒克斯（lux）」。晴朗日子的屋外約10萬，陰天的屋外約1萬，辦公室桌面約500，家中客廳約100到200。夜裡滿月下大約是0.25。
最上面和最下面相差約40萬倍。若用一般的刻度畫在一張圖上，下面的部分會被擠扁，根本畫不出來。所以圖1採用每前進一格就變成10倍的畫法。
這種「不擅長」，會在生活中惹麻煩
多虧眼睛幫忙縮小差距，我們才活得輕鬆，但也因此常常誤判亮度夠不夠。麻煩大致出現在下面3個地方。
第一，放在窗邊的觀葉植物，不知為何漸漸沒了精神。人眼覺得夠亮，植物接收到的光卻只有屋外的幾十分之一。第二是拍照。在室內拍的照片會模糊或偏暗，是因為實際比眼睛以為的暗得多。
第三是生理時鐘。一般認為，早晨的光要調整身體節律，需要有一定的亮度。室內的照明往往達不到。同樣是「亮」，對身體來說最好當成不同的東西。
即使是陰沉沉的陰天，屋外也有約1萬勒克斯，大約是照明良好房間的20倍。就算覺得「今天很暗，出門也一樣」，以照到光這一點來說，出門比坐在窗邊有效得多。
如果感受和亮度完全成正比，一走到屋外，原本在室內看得見的高低差和文字濃淡，都會被壓成一片白。一般認為，縮小差距是為了在條件變化極大的自然界中，隨時都能分辨出「物體的形狀」。
總結
房間和太陽下的亮度大約差200倍。瞳孔的開合先抹平約16倍，剩下的則靠壓縮感受本身。就這樣，我們幾乎不會意識到這個差距。這很方便，但另一面是，判斷亮度夠不夠，並不太可靠。
眼睛不是測量亮度的工具。
它是為了在差距懸殊的世界裡也能看清形狀，而把差距縮小的工具。
關於移到昏暗處後眼睛要多久才適應，請看從明亮處走進暗室，為什麼會暫時什麼都看不見？；關於陰天的屋外其實帶來相當強的光，也可以看陰天為什麼也會曬傷？
- 在智慧型手機裝一個能用勒克斯顯示亮度的應用程式。它是利用相機或亮度感測器，可以當作大致的參考。
- 先在房間的桌上量一次，記下數字。接著先自己猜「屋外大概是幾倍」，再走出玄關到太陽下量。
- 比較猜測和實際。很多人會猜10倍以內，實際卻應該超過100倍。也可以試試陰天、離窗1公尺的地方、夜晚的室內，就能清楚看到差距是怎麼縮小的。
請不要把相機直接對著太陽來量。數字不準，對眼睛和機器也都不好。
想知道更多的人 ― 用語・算式・與課本的連結明確標示這是從國中理化到大學專業課程的哪一個程度
- 國中國中理化學到的範圍
- 高中高中「生物基礎」學到的範圍
- 高中＋高中的進階內容，或課本專欄的內容
- 大學高中不會教，大學專業課程（視覺科學・心理物理學）的內容
- 研究連大學也不當成「定論」來教，現在研究者還在調查的話題
國中用語：這個現象是有名字的
- 照度：表示有多少光照到一個面上的量。單位是勒克斯。本文一直稱為「實際亮度」的就是這個數字。
- 適應：配合周圍的亮度，改變眼睛的靈敏度。包含瞳孔開合的變化，以及眼睛深處細胞靈敏度的變化。
- 對數刻度：每前進一格就變成10倍的排列方式。要把差距懸殊的數字放進一張圖時使用。圖1的上方橫帶就是這樣。
國中高中用算式確認：200倍的差距，怎麼變成看起來6倍
先列出連結感受和實際亮度的式子，再代入數值來追蹤。
| 用符號寫 | S ＝ k × E0.33 |
| 用文字寫 | 感受到的亮度 ＝ 常數 × 照度的立方根 |
| 這個式子從哪來 | 這是表示刺激強度與感受關係的史蒂文斯冪定律。它是請許多人回答亮度的實驗得出的經驗法則，亮度的指數一般認為在0.33到0.5左右。 |
| 符號的意義 | S 是感受到的亮度（沒有單位的相對值），E 是照度（單位是勒克斯），k 是比例常數 |
| 晴朗日子屋外的照度 | 約 100000 勒克斯 |
| 照明良好的室內（辦公室桌面）的照度 | 約 500 勒克斯 |
| 瞳孔的直徑 | 明亮處約 2 毫米，昏暗處約 8 毫米 |
| 三次方後約為200的數 | 一般認為約 5.8 |
| 屋外與室內的實際亮度比 | 100000 ÷ 500 ＝ 200 |
| 瞳孔直徑的比 | 8 ÷ 2 ＝ 4 |
| 進入的光量比（由孔的面積決定） | 4 × 4 ＝ 16 |
| 把感受的比設為5.8，用三次方來確認 | 5.8 × 5.8 ＝ 33.64 |
| 再乘一次 | 33.64 × 5.8 ≒ 195 |
最後的195，和一開始的200幾乎相同。也就是說，「感受大約是6倍」的估計，和實際的200倍差距，用立方根的式子是對得上的。而瞳孔只能處理16倍。200倍之中的大半，是由眼睛深處之後的部分縮小的。
高中高中＋光靠瞳孔，遠遠不夠
高中瞳孔的開合，是由虹膜這條環狀的肌肉負責。明亮就縮小、昏暗就放大的動作，是與自己意志無關的反射。生物基礎會把它當作神經作用的例子。
高中＋一般認為，人所經歷的亮度範圍，從星光到正午的雪原，大約涵蓋100億倍。瞳孔能處理的16倍，相對這個範圍只是很小一部分。剩下的，是靠接收光的細胞本身花時間改變靈敏度，以及電路的構造只傳遞「與周圍的比」而不是明暗的絕對值來補足。
大學為什麼感受可以用冪來表示
用冪來表示刺激強度與感受關係的想法，稱為史蒂文斯冪定律。另外還有用對數表示感受的韋伯－費希納定律，哪一個比較符合，會依感覺的種類而不同。亮度的指數一般認為在0.33到0.5左右，本文當作立方根來處理。不過這個值會因測量方式而變動。在黑暗中看一個小光點，與在明亮房間中看一大片面，即使是同一個人也會得出不同的值。把感受的定律當成各種條件下的近似，比較實際。
📖 算式的形式，以及更進階的內容：日文維基百科「精神物理學」（並列說明冪定律與對數定律）
研究還沒有完全弄清楚的事
- 影響生理時鐘的亮度界線 早晨的光能調整身體節律，這一點已被廣泛承認。但要多亮、照幾分鐘才夠，會因年齡和前一晚的作息而不同，還沒有統一的標準。
- 屋外的光與近視 各國都有報告指出，待在戶外時間越長的孩子越不容易近視。究竟是亮度本身有效，還是看遠處有效，或是光的顏色成分有效，仍在爭論中。
- 夜晚的人造光 夜裡照到的燈光對睡眠和身體狀況有多大影響，各項研究的結果差異很大，量與影響的關係還在整理中。
也就是說，本文的內容也是「以目前所知範圍所做的說明」。照度的數值，也請當成會因測量地點與時間而大幅變動的參考值。
與課本的連結（依程度）
| 程度 | 科目・單元 | 本文的哪個部分 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・光的性質／刺激與反應 | 亮度的單位，以及眼睛接收光的機制 |
| 高中 | 生物基礎・神經與身體的調節 | 瞳孔開合因反射而改變 |
| 高中＋ | 數學・對數／物理・測光 | 用對數刻度排列懸殊量的圖1 |
| 大學 | 視覺科學・心理物理學 | 史蒂文斯冪定律 |
| 研究 | 時間生物學・眼科學 | 生理時鐘所需的亮度、屋外的光與近視 |
| ― | 與生活的連結 | 室內植物、拍照失敗、早晨出門的效果 |
- Japanese Industrial Standards (JIS) Z 9110「照明基準總則」― 規定辦公室、住宅等各場所建議照度的標準
- S. S. Stevens「On the psychophysical law」Psychological Review（1957）― 以冪表示刺激強度與感受的想法之原典
- Illuminating Engineering Institute of Japan 編『照明ハンドブック』（照明手冊）― 屋外、室內照度的實測值，以及眼睛適應的解說
- 大山正等著『視覺心理學への招待』（視覺心理學入門）― 關於亮度知覺與適應的入門書
※本文是寫給一般讀者的科學解說。文中的數值是為了理解機制的參考與概算。照度會因測量地點、時間、天氣而大幅變動。若對光與眼睛或身體狀況的關係有疑慮，請諮詢眼科醫師等專業人員。