光電檢測技術(shù)第2課

第二章

光輻射的光度學(xué)根底1.2.可見光區(qū)波長分布光色波長λ（nm)代表波長(nm)紅（Red）780～630700橙（Orange）630～600620黃（Yellow）600～570580綠（Green）570～500550青（Cyan）500～470500藍(lán)（Blue）470～420470紫（Violet）420～3804203.一、光輻射的度量方法：輻射學(xué)計量方法〔物理計量方法〕：適用于整個電磁波輻射區(qū)，符號字母右下角用e標(biāo)注光度學(xué)計量方法〔主觀計量方法〕：以人眼所能觀測到的光對大腦的刺激程度來對光進(jìn)行度量的方法，適用可見光區(qū)，符號字母右下角用V標(biāo)注能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位4.二、與光源有關(guān)的輻射度參數(shù)與光度學(xué)參數(shù)：輻射能：Ｑe定義：以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的能量。單位：焦耳〔Ｊ〕1、輻射能與光能：光能：ＱV定義：也叫光量，光在可見光范圍內(nèi)輻射的光的能量。單位：流明·秒〔lm·s〕能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位5.2、輻射通量與光通量：輻射通量〔輻射功率〕：Φe單位時間內(nèi)，以輻射的形式發(fā)射、傳播或接收的輻射能量。單位:瓦特(Ｗ)或焦耳/秒(J/S〕,１Ｗ=1J/S定義式:均勻輻射:光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量的多少，光通量：Φv公式：Φv=dQv/dt單位：lm〔流明〕能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位6.2.1輻射量和光學(xué)量及其單位面光源單位元外表內(nèi)向外所發(fā)射的光通量3、輻射出射度與光出射度：輻射出射度:Me定義式:均勻輻射:光出射度:Mv公式：Mv=dΦV/dＡ發(fā)光均勻：Mv=Φv/Ａ單位：lm/m2〔流明/平方米〕＝勒克司lx面積為A的有限輻射體，外表某點面元處dA向半球空間內(nèi)發(fā)射的輻射通量dΦe能源與動力工程學(xué)院7.4、輻射強(qiáng)度與發(fā)光強(qiáng)度：(1)立體角：

整個空間：▲單位：以錐頂為球心，以r為半徑作一圓球，如果錐面在圓球上所截出的面積為r2,那么該立體角為1個球面度〔sr〕.▲定義:一個任意形狀的封閉錐面所包含的空間。能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位〔sr〕8.③單位:瓦/球面度〔W/Sr〕〔2〕輻射強(qiáng)度：

點光源①定義:在給定方向上的立體角元內(nèi)輻射的輻射通量②定義式:均勻輻射:能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位9.〔3〕發(fā)光強(qiáng)度：點光源①定義:點光源在給定方向上的立體角元內(nèi)發(fā)射的光通量③單位:坎德拉(cd),1cd=1lm/Sr②定義式:均勻輻射:能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位10.5、輻射亮度與光亮度：輻射亮度Ｌe：輻射強(qiáng)度dIe與面元dA在垂直于輻射強(qiáng)度方向平面上的投影面積之比。定義式:單位:w/(m2·Sr)能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位11.光亮度ＬV：發(fā)光強(qiáng)度dIV與面元dA在垂直于發(fā)光強(qiáng)度方向平面上的投影面積之比。定義式:單位:cd/m2能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位12.三、與接收器有關(guān)的輻射度參數(shù)與光度參數(shù)：輻射照度Ee:被輻射的單位元外表里入射或獲得的輻射通量的多少1、輻射照度與光照度：單位:w/m2定義式:均勻輻射:能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位13.光照度Ev:被照物體單位元外表入射或獲得的光通量的多少照度流明面積(m2)單位:lx〔勒克斯)定義式:光通量均勻分布:能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位14.2.1輻射量和光學(xué)量及其單位2、輻照量與嚗光量：輻照量He:將照射到物體外表某一面元的輻照度Ee在時間t內(nèi)的積分單位:J/m2定義式:均勻輻射:嚗光量HV:將照射到物體外表某一面元的照度EV在時間t內(nèi)的積分定義式:均勻輻射:

單位:lx·s能源與動力工程學(xué)院15.參數(shù)小結(jié)：1、光源有關(guān)：光能通量出射度強(qiáng)度亮度2、接收器有關(guān)：照度曝光量3、這些參數(shù)都與波長有關(guān)能源與動力工程學(xué)院2.1輻射量和光學(xué)量及其單位16.1、物體在人眼產(chǎn)生實物感：一、人眼的視覺靈敏度〔視見函數(shù)〕：〔2〕桿狀細(xì)胞只能在黑暗的環(huán)境下〔L=10-2cd/m2以下)作用，稱之為暗視覺。507nm介于這兩視覺之間的視覺稱之為中間視覺〔1〕錐狀細(xì)胞的感光靈敏度低，在超過３cd/m2的亮度條件下作用，能分辨物體的顏色和細(xì)節(jié)稱之為錐體視覺又稱明視覺。555nm能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2.2輻射度參數(shù)與光度參數(shù)的關(guān)系17.光譜視見函數(shù):描述人眼對各種波長輻射能的相對敏感度，表示為：V(λ)將555nm所對應(yīng)的黃綠光波長的光譜光視效率值定為１，所以V(λ)<11、定義方法：假定人眼同時觀察2個在同一位置的輻射體A和B，它們在觀察方向的輻射強(qiáng)度相等，A的波長為λ,B的波長為555nm，那么人眼對A的視覺強(qiáng)度與人眼對B的視覺強(qiáng)度之比為波長λ的A輻射體對人眼的視見函數(shù)。V(λ)是個無量綱的物理量能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2.2輻射度參數(shù)與光度參數(shù)的關(guān)系18.2、視見函數(shù)曲線：暗視覺明視覺能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2.2輻射度參數(shù)與光度參數(shù)的關(guān)系19.二、輻射度參數(shù)與光度參數(shù)的轉(zhuǎn)換：明視覺條件：Km=683lm/w暗視覺條件：Km′=1725lm/w

光功當(dāng)量常數(shù)＝

整個可見光范圍內(nèi)：

能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2.2輻射度參數(shù)與光度參數(shù)的關(guān)系20.一、余弦定律:1、照度的余弦定律

不隨傳播距離而變化

任意外表上照度隨該外表法線與輻射能傳播方向的夾角余弦而變化。能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2.3光度學(xué)根本定律21.如果發(fā)光面或漫射面的亮度不隨方向而改變，那么有:

在θ方向上：

2、光強(qiáng)余弦定律

朗伯外表在某方向輻射光強(qiáng)隨該方向和外表法線之間夾角余弦而變化。

在法線方向上：

能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2.3光度學(xué)根本定律22.二、亮度守恒定律:能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2.3光度學(xué)根本定律23.光束在同一種介質(zhì)中傳播時，假設(shè)傳輸過程中無能量損失，那么光能在傳輸?shù)娜我馔獗砹炼认嗟?。能源與動力工程學(xué)院能源與動力工程學(xué)院