應(yīng)用光學(xué)第6章

§6.1光通量一、輻射量1、輻射能——以電磁輻射形式發(fā)射、傳輸和接收的能量稱輻射能單位：焦耳（J）2、輻射能能量——單位時間內(nèi)通過某一面積的全部輻射能W由于輻射能總包含一定的光譜范圍，若已知能量的光譜頒布曲線，即任何輻射能接收器都只能接收某一光譜范圍內(nèi)的能量，即對不同光譜范圍有不同的靈敏度，如人眼=400-760nm的可見光，在這個范圍內(nèi)人眼能比較光譜波長和能量大小，但各種波長引起人眼感覺和靈敏度不同。二、光譜光視效率（視覺函數(shù)）人眼對波長為555nm的黃綠光最靈敏，定義這里

表示：對單位波長（1nm)內(nèi)具有Pλ瓦的輻射能通量，能感受到流明的光通量，即：1瓦特的頻率為540×1012Hz的單色輻射的輻通量等于683lm的光通量。流明是與輻射能通量相當(dāng)?shù)墓舛葘W(xué)單位。其它波長的K，表示1W該波長的光所相當(dāng)?shù)牧髅鲾?shù)，為絕對靈敏度?！搜鄣南鄬`敏度（視覺函數(shù)）二、光通量和發(fā)光效率光通量是指輻射能通量的光量度——即若干輻射能相當(dāng)于多少光由：白熾燈1W~14lm熒光燈1W~50lm§6.2發(fā)光強度一、發(fā)光強度——描述點光源的發(fā)光特性設(shè)點光源的元立體角dω內(nèi)發(fā)出的光能量為dФ，則其發(fā)光強度為：當(dāng)光源在各個方向上發(fā)光強度相同時，總光通量為：發(fā)光強度的單位——坎德拉（是光度學(xué)的基本單位）光源在給定方向上1球面度立體角內(nèi)發(fā)出的0.00146W波長為555nm的單色光的能通量時的發(fā)光強度對555nm波長，1lm光通量相當(dāng)于0.00146W的輻射能通量，因此二、光照度——光源發(fā)出的光投射到某表面，該表面上的亮暗程度定義為單位面積上得到的光通量，即若是點光源照明某個面積，有皓月當(dāng)空：0.2lx讀書：50lx精細(xì)工作：100lx討論：1.I

越大則E

越大2.R越大則E越小3.與方向有關(guān)，當(dāng)i=0即垂直照明時E最大4.人眼具有分辯E大小的能力三、光出射度——描述面光源發(fā)光特性，定義為發(fā)光表面單位面積上發(fā)出的光通量，即單位與光照度相同透射面或反射面接受光通量，又可作為二次光源發(fā)出光通量。此時該二次光源的發(fā)光特性除與接收到的光通量有關(guān)外，還與自身和透射或反射率有關(guān)，有對有限大小的光源,顯然給出比例系數(shù)LLi——光源在與法線成i角方向上的光亮度另一方面，考慮到可得i方向單位面積上的發(fā)光強度單位：尼特——面積1平方米的發(fā)光表面在法線方向的發(fā)光強度為1cd時的亮度為1nt某些光源，L不隨方向變化，此時I隨方向變，可推得這種光源稱余弦輻射體§6.5光傳播過程中光學(xué)量的變化規(guī)律發(fā)光的面光源為ds1,接受光通量的面積為ds2,得元光管光直線傳播，光路可逆，也可看成ds2發(fā)光光束的光亮度光在同一介質(zhì)中傳播，忽略散射及吸收，則在傳播中的任一截面上，光通量與亮度不變。光束的亮度就是光源的亮度。三、光經(jīng)界面反射和折射的亮度忽略散射、吸收損失，有反射損失折射率因子§6.6光學(xué)系統(tǒng)中光能損失的計算1.透射面的反射損失折射反射率膠合面——n

和n′差不多時可略2.鍍金屬層反射面的吸收損失鍍金屬層反射面不能把入射光通量全部反射，而要吸收其中的一小部分。若每個反射面的反射系數(shù)為，共有k2個面一般銀反射率較高為0.95，鋁較低0.85，但后者較前者穩(wěn)定。3.透射光學(xué)材料內(nèi)部的吸收損失與材料本身的吸收率有關(guān),透明率綜上：1.透射面的透過率：2.反射面的反射率3.材料的透明率：例：已知某投影系統(tǒng)，未鍍膜的空氣和玻璃的透射界面數(shù)為16，鍍膜的透射面為8，膠合面2個，鍍金反射面為3個，棱鏡全反射面2個，光學(xué)材料的總厚度,求通過系數(shù)K?！?.7成像光學(xué)系統(tǒng)像面的照度一、通過光學(xué)系統(tǒng)的光通量1.進(jìn)入系統(tǒng)的光通量（設(shè)光源發(fā)出的光在各個方向上L相同）如果系統(tǒng)的能量透過率為K，則由出瞳出射的光通量同理，從像面ds′考慮，可得出出瞳出射的光通量二、軸上像點的光照度這是實際光學(xué)系統(tǒng)對垂軸小面積以寬光束成完善像的條件。這里從能量角度出發(fā)得到，表示無光能分散。討論：1.光學(xué)系統(tǒng)孔徑越大，像面照度越大