光度學除了要定義一些物理量並確定相應的測量單位外，還要研究測量儀器的設計、製造和測量方法。對各種光源進行光度的特性測量廣泛應用於光學工業、照明工業、遙感遙測、色度學和大氣光學等領域。對各種光敏和熱敏探測器也需要運用光度的測量技術來確定其靈敏度及響應特性。
光度學通常引進下述物理量來進行描述：
①光通量。輻射通量以光譜光視函數V（λ）（即視見函數，見可見光）爲權重因子的對應量。設波長爲λ的光的輻射通量爲Φe（λ）。對應的光通量爲
Φv（λ）＝KmV（λ）Φe（λ）
式中Km爲比例係數，是波長爲5550埃的光譜光視效能，也叫最大光譜光視效能，由Φe和Φv的單位決定。光通量的SI單位爲流明，Km＝683流明／瓦。複色光的光通量需對所有波長的光通量求和。
②發光強度。點光源在某方向上單位立體角內的光通量，記作Iv，即Iv＝dΦv／dΩ。發光強度的SI單位爲坎德拉，是光度學中的基本單位，1979年第十六屆國際大會通過的坎德拉的定義爲：坎德拉是發出頻率爲540×1012赫茲的單色輻射源在給定方向上的發光強度，該方向上的輻射強度爲1／683瓦／球面度。
③光亮度。輻射亮度的光度學對應量，其定義爲：lv=(div)/dscosθ
式中dS爲面光源上的面積元，θ爲面元法線與觀察方向間的夾角，div是面元在觀察方向的發光強度。光亮度的SI單位爲坎德拉／米2。光亮度的其他常用單位有熙提和朗伯，
1熙提＝104坎德拉／米2，
1朗伯＝104/π坎德拉／米2。光亮度一般隨觀察方向而變，若一輻射體的光亮度是與方向無關的常量，則其發光強度與cosθ成正比，此規律稱爲朗伯定律，這種輻射體稱爲朗伯輻射體或餘弦輻射體。黑體是理想的餘弦輻射體。
④光照度。單位受照面積上接收到的光通量，單位爲流明／米2 ，稱勒克斯。發光強度爲Iv的點光源在離光源的距離爲r處的照度爲:Ev=(Iv/r2)cosi
式中爲光沿r方向射到受照面的入射角，入射光垂直入射時，＝0，Ev＝Iv／r2 ，此即光照度的平方反比律。
⑤光出射度。從輻射源單位表面積發出的光通量。漫反射面受光照後，其光出射度與光照度成正比，比例係數小於1，稱漫反射係數。
光出射度（luminous exitance）
光出射度是表徵光源自身性質的一個物理量。光源的光通量除以光源的面積就得到光源的光出射度值。光出射度用lumen/㎡表示，但與照度測試和lux不同，光出射度中的面積是指光源的面積，而不是被照射的面積。平板發射會測試該值。
照度定律：
光的強弱由兩個因素決定：(1)光源的發光強度；(2)被照射對象和光源之間的距離。人工光條件下照度與光源距離的平方成反比即 E=I/R E爲照度
R爲對象至光源的距離
I爲光源發光強度
距離平方反比定律：
指物體或粒子的作用強度，隨距離的平方而線性衰減，即作用力與距離平方成反比關係。例如天體之間的萬有引力，電荷之間的庫侖力，或燈泡的照度都是隨著距離的平方線性衰減。