光度学基本概念.pdfVIP

1光度学基础 概述 ▲ 光学系统是一个传输辐射能量的系统 ▲能量传输能力的强弱，影响像的亮暗 ▲光度学：在人眼视觉的基础上，研究可见 光的测试计量计算的学科 ▲辐射度学：研究电磁波辐射的测试计量计 算的学科 光度学基础 §6-1 立体角的意义和它在光度学中的应用 一、立体角的意义和单位 平面上的角： 1弧度 光度学基础 空间上的角：立体角 Ω s o 一个任意形状的封闭锥面所包含的空间成为立体角 Ω＝ 2r s 若在以r为半径的球面上截得的面积s= r2，则此立体角为1球面度。 整个空间球面面积为4π r2,对应立体角为Ω＝ ＝4 π 2r s 光度学基础 二、立体角的计算 假定一个圆锥面的半顶角为 ，求该圆锥所包含的立体角大小。? 以r为半径作一圆球，假定在圆球上取一个 对应的环带，环带宽度为 ，环带半径 为 ，所以环带长度为 ，环带总 面积为 ?d ?rd ?sinr ?? sin2 r 2 2 0 2 2 2 sin4 )cos1(2cos2 cos2sin2 sin2sin2 ??? ?? ???? ????? ?????? ? ?? ?? ????? ????? ??? ? 较小时， 或者 将上式积分得 它对应的立体角为 d dd r dsd drrrdds 光度学基础 §6-2 辐射度学中的基本量及其计量单位 一、辐射通量 单位时间内辐射体辐射的总能量-----辐射功率e? 单位：瓦特（W） 反映辐射强弱，是辐射体各波段辐射能量的积分 ?? ? ?? ?? ? d d d e ee ? ? ? ?? ?? ??? ?? ? ? 0 0 lim 光度学基础 二、辐射强度 辐射体在某一指定方向上单位立体角范围内的辐射通量 符号： 单位：瓦每球面度（W/sr） eI ? ? ? d dI ee 表示辐射体在不同方向上的辐射特性 2光度学基础 三、辐射出射度 辐射体上某一点附近某一微元面积上辐射的总辐射通量 符号： 单位：瓦每平方米（W/m2） eM ed? ds dM ee ? ? 不管向哪个方向辐射，描述辐射体表面不同位置 上单位面积的辐射特性 dsA 光度学基础 四、辐射照度 辐射照度与辐射出射度正好相反，不是发出辐射通量，而是 被辐射体上某一点附近某一微元面积上接收的总辐射通量 符号： 单位：瓦每平方米（W/m2） eE ed? ds dE ee ? ? dsA 光度学基础 五、辐射亮度 辐射体表面某点附近，在某一指定方向上单位立体角内单位 投影面积上发出的辐射通量 符号： 单位：瓦每球面度每平方米（W/sr.m2） eL ?cos?? ? dsds ds IL n n e e 描述了辐射体不同位置不同方向上的辐射特性 光度学基础 §6-3 人眼的视见函数 ?辐射体发出电磁波，进入人眼，在可见光范围内，可以产 生亮暗感觉； ?可见光范围内，人眼对不同波长光的视觉敏感度不同 ?光度学中，为表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一 个函数 ，称为视见函数，又称光谱光视效率。?V 光度学基础 把对人眼最灵敏的波长 的视见函数定为1，即nm555?? 1)555( ?V 假定人眼同时观察两个位于相同距离上的辐射体A和B，这两 个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，A辐射的电磁波波长 为 ，B辐射的波长为555nm，人眼对A的视觉强度与人眼对 B的视觉强度之比，作为 波长的视见函数。 ? ? 光度学基础 举例：人眼同时观察距离相同的两个辐射体A和B，假定辐射强度 相同，A辐射波长为600nm, B辐射波长为500nm。 V(600)=0.631 V(500)=0.323 A对人眼产生的视觉强度是B对人眼产生视觉强度的0.631/0.323倍 ，近似2倍。 若要使A和B对人眼产生相同的视觉强度，则辐射体A的辐射强度 应该是辐射体B强度的一半。 3光度学基础 §6-4 光度学中的基本量 一、单色光的发光强度和光通量 1、单色光的光通量定义 光度学中的光通量与辐射度学中的辐射通量相对应。假定有 一单色光，其辐射通量为 ，其中能够引起视觉的部分为光 通量--------用人眼视觉强度来度量的辐射通量。 ed? edVCd ????? )(? C为单位换算常数。 光度学基础 2、发光强度 发光强度与辐射度学中的辐射强度相对应。 发光强度指指定方向上单位立体角内发出光通量的多少。也 可以理解为在这一方向上辐射强度中有多少是发光强度。 e e IVC d dCV d dI ??? ? ? ? ? ? ? )()( ?? 单位：坎（德拉） cd 光度学基础 常数C：CIE规定：当发光体发出的光全部是 的单色 光，在某一方向上辐射强度 ，则发光体在此方向 上的发光强度为1cd。 nm555?? )/(683 1 srWIe