Vi har konsekvent talt om lysstyrken af objekter, men i daglig tale, vil vi sandsynligvis blot sige, at et objekt er ”lysere” end et andet. Dette er eksempel på, hvor dagligdagssproget er for upræcist til videnskab. Husk på, at luminansen refererer til den mængde lys, der forlader en kilde. Derimod er lysstyrken af elektromagnetisk stråling, den mængde lys der ankommer på et bestemt sted. Begrebet lysstyrke, er helt sikkert forbundet med begrebet luminans. For eksempel, vil udskiftning af en pære, der har luminansen 50 W, men en der her en luminans på 100 W, gøre rummet dobbelt så lyst, fordi du fordobler mængden af lys der når alle punkter i rummet. Men lysstyrken afhænger også af afstanden fra en kilde til elektromagnetisk stråling. Hvis du for eksempel, har brug for mere lys for at læse denne bog, kan du udskifte pæren i din lampe med en kraftigere, men det kunne være nemmere, bare at flytte bogen tættere på lyset. Omvendt, hvis lyset var for skarpt for dig, kunne du flytte dig væk fra det. Vores daglige erfaring siger os, at når vi rykker væk fra en lyskilde, falder dens lysstyrke.
Partikelbeskrivelse af lys, giver en bekvem måde at tænke på lysstyrken af stråling, og på hvordan lysstyrken afhænger af afstanden. Antag, at du tager et stykke pap, der måler 1 x 1 meter. For at gøre lyset der falder på pappet dobbelt så stærkt, ville det betyde en fordobling af fotoner, der rammer pappet hvert sekund. En tredobling af lysstyrken, ville betyde en tredobling af antallet af fotoner der ramte pappet hver sekund, og så videre. Lysstyrken afhænger altså af antallet af fotoner, der rammer hver kvadratmeter af en overflade per sekund.
Hvis vi nu forestiller os, at en lyspære befinder sig i midten af en sfærisk skal (se figur 4.21). Fotoner fra pæres, rejser i alle retninger og lander på indersiden af den sfæriske skal. Af finde antallet af fotoner der lander på hver kvadratmeter af skallen hvert sekund (det vil sige at bestemme lystyrken), gøres ved at tage det samlede antal fotoner pæren afgiver hvert sekund og dividere med antallet af kvadratmeter disse fotoner spredes over.
Overfladearealet af en kugle, er givet ved formlen A = 4π · r2, hvor r er afstanden mellem pæren og overfladen af kuglen (det vil sige, r = radius af kuglen). Ved at kombinere alle disse faktorer, viser det at:
Tænk nu over, hvad der sker, hvis du ændrer størrelsen på kugleskallen, og samtidig bibeholder det samlede antal fotoner som pæren afgiver hvert sekund. Som skallen bliver større, skal fotonerne spredes mere for at dække det større overfladeareal. Hver kvadratmeter af skallen, modtager derfor færre fotoner per sekund, så lystyrken af lyset falder. Hvis overfladen af skallen flyttes dobbelt så langt væk fra lyset, stiger arealet som fotonerne skal spredes over med en faktor på 22 = 2 · 2 = 4. Fotonerne fra pæren, er altså spredt ud over et område der er 4 gange så stort, så det antal fotoner der falder på hver kvadratmeter per sekund, bliver 1/4 af, hvad det var. Hvis vi flytter skallens overflade 3 gange så langt væk, stiger det areal som lyset skal spredes over med en faktor på 32 = 3 · 3 = 9, og antallet af fotoner der rammer hver kvadratmeter per sekund, reduceres til 1/9 af, hvad det var. Du stødte på præcis det samme kvadratforhold, da vi talte om tyngdekraft i kapitel 3. Lysstyrken er omvendt proportional med kvadratet på afstanden fra objektet. Dobbelt så langt, betyder en fjerdedel så lyst.
Denne idé med, at fotoner strømmer og spredes på en overflade fra en lyskilde, forklarer hvorfor lysstyrken følger en omvendt kvadratlov. Men i praksis, er det normalt mere bekvemt at snakke om den energi, der ankommer til en overflade hvert sekund, snarere end antallet af fotoner der ankommer hvert sekund.
Luminositeten af et objekt, er det samlede antal fotoner, der afgives af objektet, ganget med energien af hver foton. I stedet for at tale om, hvordan fotoner skal spredes ud for at dække overfladen af en kugle (som i lysstyrke), taler vi nu om, hvordan den energi der er båret af fotonerne, skal spredes for at dække overfladen af en kugle. Når man taler om lysstyrken på denne måde, mener vi, hvor meget energi der rammer en kvadratmeter på et sekund. Hvis L er pærens luminositet, så er lysstyrken af lyset ved en afstand af r fra pæren givet ved denne ligning:
Normalt, er lyset der kommer fra et fjernt objekt, den eneste information, som astronomer har at arbejde med. Vi vil vende tilbage til konceptet med at bestemme afstanden til stjerner ved hjælp af luminositet og lysstyrke.