信息光電基礎(chǔ)(第345講)

1、信息光電子技術(shù)數(shù)理基礎(chǔ)（第一部分）第一章 輻射度和光度學(xué)基礎(chǔ)10 基本術(shù)語及概念輻射度學(xué)（Radiometry）測量電磁波能量及相關(guān)物理量的學(xué)科適用范圍整個(gè)電磁波譜（技術(shù)手段）光度學(xué)（Photometry）研究方法11 輻射度量與光度學(xué)量一、 輻射度學(xué)的基本概念1 輻射能的傳播頻 譜：P15直線性：幾何特性衍 射：波動性 （1-1-1）2 輻射能的相干性（注意P15） 時(shí)間相干性 傅立葉譜的有效范圍約等于單個(gè)波列的持續(xù)時(shí)間的倒數(shù) 空間相干性（試推導(dǎo)相干長度） （1-1-2）3 輻射能的量子性電磁波的量子特性（1-1-3） 其中：-普朗克常數(shù)二、輻射度的基本物理量1 輻射能符號： 單位：（焦耳）

2、2 輻射通量定義：符號： 單位： （-瓦特）3 輻射強(qiáng)度定義： （1-1-4）符號： 單位：（）4 輻射照度定義： 單位： 5 輻射出射度與輻射照度對應(yīng)理解6 輻射亮度定義：源表面一點(diǎn)處，給定方向上單位立體角、單位投影面積內(nèi)發(fā)出的輻射能通量。定向發(fā)射強(qiáng)度。 （1-1-7）7 （光）譜輻射能通量 定義：特定波長的輻射通量 （1-1-9）單位：總通量： （1-1-10）光譜輻射，光譜發(fā)射（出射度）類似P18對于線光譜或帶光譜輻射源： （1-1-11）三、光度的基本物理量光源：電磁波譜中可見波段的輻射源1 光譜光視效率（視見函數(shù)）CIE，“標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者”明視覺：，錐體細(xì)胞暗視覺：，桿狀細(xì)胞光視效率

3、表P192 光度的基本物理量 （1-1-12）光功當(dāng)量基本發(fā)光單位：坎德拉cd（Candela）,流明（lm）,勒克斯（lx）作業(yè)：P57第2、3、5題。四、熱輻射的基本物理量熱輻射的基本概念，熱平衡輻射1 輻射本領(lǐng)輻射體表面單位波長間隔、單位面積內(nèi)的輻射通量。單位W/µm·m² （1-1-14）2 吸收率 定義：吸收體對特定單位波長間隔內(nèi)吸收通量與入射通量之比。 （1-1-15）3 絕對黑體溫度輻射 （1-1-16）4 發(fā)射率 （1-1-17）比較上兩式強(qiáng)輻射必然強(qiáng)吸收 12 輻射度學(xué)與光度學(xué)中的基本定律（第3-4講）熱輻射源：黑體輻射源，線狀、帶狀輻射源一、

4、基爾霍夫（Kirchhoff）定律P21要點(diǎn)：輻射本領(lǐng)，熱平衡，波長及溫度的普適函數(shù)，同溫度黑體 （1-2-1）非黑體的發(fā)射率和吸收率：方向光譜發(fā)射率和方向光譜吸收率；半球光譜發(fā)射率和半球光譜吸收率；方向總發(fā)射率和方向總吸收率；半球總發(fā)射率和半球總吸收率；注意：其它發(fā)射率和吸收率相等滿足的條件。P24二、朗伯（J. H. Lambert）余弦定律漫射體（表面）P24 （1-2-18） （1-2-19）三、距離平方反比定律 點(diǎn)光源的空間發(fā)射特性 （1-2-23）試證明之（注意適用范圍）四、普朗克（Planck）定律經(jīng)典物理學(xué)的局限性，輻射與波長關(guān)系P30 （1-2-37） （1-2-39）光能量

5、密度公式：五、斯蒂芬-玻耳茲曼（Stefan-Boltzmann）定律P32黑體輻射的輻射度與波長無關(guān)，僅與熱力學(xué)溫度的4次方呈正比。 （1-2-46）式中： 稱為斯蒂芬-玻耳茲曼常數(shù)六、維恩位移定律P34光譜輻射度的峰值波長與熱力學(xué)溫度成反比。 （1-2-47）作業(yè)：P57第7、8題1.3 輻射能的傳輸基礎(chǔ)重點(diǎn)：掌握相關(guān)術(shù)語（物理量），了解光能量（信息）傳輸?shù)幕咎匦?。一、輻射能傳輸?shù)膸缀喂鈱W(xué)基礎(chǔ)1、亮度傳輸過程中的不變性基本亮度：2、輻射能傳輸 p36光學(xué)范圍：輻射通量是基本亮度與光學(xué)范圍之積3、成像系統(tǒng)的輻射傳輸 (1-3-16)式中：4、成像系統(tǒng)的特征參數(shù)（p38）一、幾何范圍與通量

6、（1-3-18）注意：透射比（書中有誤）二、 輻射傳輸?shù)牟▌庸鈱W(xué)基礎(chǔ)麥克斯韋方程組，干涉，衍射，偏振三、 輻射能傳輸損失（第5講）1、 吸收（吸收比）2、 散射（散射比）3、 反射（反射比）4、 透射（透射比） （1-3-19） (1-3-20)能量守恒介質(zhì)中輻射能衰減：布格爾（Bouguer）定律（P41）指數(shù)衰減四、 輻射能的大氣傳輸 大氣特性五、 輻射在介質(zhì)中的傳輸六、 習(xí)題（P57） 2/3/4/7/12補(bǔ)充習(xí)題一. 選擇與填空題1真空中可見光的波長范圍一般是指 2基爾霍夫定律說明黑體輻射發(fā)射本領(lǐng)是 和 的函數(shù)3光子能量1.0 eV的光輻射波長是 ，屬于 光4一個(gè)各向同性點(diǎn)光源分別照明

7、距離其2米和10米的目標(biāo)，形成照度的大小之比為 A1：5 B1：25 C1：1 D不確定 5根據(jù)黑體輻射定律，以下物體顏色 時(shí)溫度最低。A白色 B藍(lán)色 C紫色 D紅色 6. 光強(qiáng)度、光照度、光通量的單位分別是 、 、 7. 光譜衰減系數(shù)的定義為 二、計(jì)算題1. 已知激光筆中激光二極管的光輻射為2 mW，發(fā)散角為1 mrad, 試求：（1） 光筆在10米和1000米處形成的光照度分別是多少？（注意光功當(dāng)量及轉(zhuǎn)換） （2） 如果一個(gè)普通節(jié)能燈（視為點(diǎn)光源）能達(dá)到與光筆相同的光強(qiáng)度，電功率需要多大？（假定節(jié)能燈發(fā)光效率60 lm/W） 2如果一黑體輻射的峰值波長為0.65時(shí)輻射能力為1，當(dāng)該黑體的輻射能力提高50%時(shí)，峰值波長為多少? 3功率100 W的某單色探測源輻射在大氣中傳播的衰減系數(shù)為1/1000，準(zhǔn)直傳輸1000 m后，功率將減少 。4. 書中P32提到，光電對抗中，800-1500K是一個(gè)重要的溫度范圍，為什么？此時(shí)輻射的峰值波長？三補(bǔ)充題1一只白熾燈，假定各向發(fā)光均勻，懸掛在離地面3米的高度，用照度計(jì)測得正下方地面照度50lx，求該白熾燈的光通量？3. 普通白熾燈降壓使用有什么好處？燈的功率、光