第五讲光度学.pdfVIP

[考试要求] 要求考生掌握光度学的基本术语及其单位、光传播过程中的光学量的变化 规律及成像系统的像面照度。 [考试内容] 所有与光度学相关的定义、公式和单位，成像系统中光照度的分析和计算， 余弦辐射体，光经界面反射和折射后的亮度。 ［作业］1 第五章 光度学 光能是系统设计中另一个非常重要的问题, 由于任何一个接收器件，所能接收 的光能都有一个最低阈值。以人眼为例，它所能感受到的最低照度为10−9 lx （勒 克斯），相当于一支蜡在30km 之外产生的光照度。 §5 －1 光度学中的基本量及单位 一、辐射量 1、辐射能 （Qe ）：指以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量。单位：J （焦尔） 2 、 辐通量（φ ）：单位时间内发射、传输、接收的辐射能叫辐通量。单位：W e （瓦） 对某一辐射体而言，它发出的辐射能具有一定的光谱分布 （即由各种不同的 波长组成），而每种不同的波长其辐通量也不同。 总的辐通量＝各个组成波长的辐通量总和。 若设在极窄的波段范围dλ 内，所辐射出的辐通量为dφ ，则有： e dφ φ(λ)dλ e 式中φ(λ) 是辐通量随波长变化的函数； 则在整个波段内所辐射的总的能量为： φe ∫φ(λ)dλ 二、光学量 对于光辐射中的物理量是比较多的，其意义与辐射量的意义也基本相同，故 为了区别起见，我们用符号进行区别，它们的主符号是相同的，但是下角标有区 别：辐射量――下角标e v ；光学量――下角标 。 1、 接收器的光谱响应 物体经过系统进行成像，最终的像都是由接收器类进行接收的，接收器的不 同，对光谱响应的范围也各不相同。 对于目视光学系统而言，人眼对不同的波长响应程度也相差非常大，在这里 引入了光谱光视效率的概念加以理解。 光谱光视效率（V(λ) ）：指人眼对不同波长电磁辐射的反应程度（它表征的 是人眼的光谱灵敏度） 2、光通量φ ：表示可见光对人眼的视觉刺激程度的量。单位：流明（lm ） v 光通量实际上是辐通量的一部分，是辐射能中能引起人眼光刺激的那一部分 辐通量，有： 780nm φ φ (λ)dλ v ∫ e 390nm 3 、发光效率η ：单位（lm / W ） 该光源的光通量（lm ） φV η (lm / W) 该光源的耗电功率（W） P 由于光通量是辐射能的一部分，故一定有： η 1 dΩ sr 4、立体角 （ ）：单位是球面度（ ） 1）定义：以立体角的顶点为圆心，以r 为半径作一个球面，则此立体角的边界 在此球面上所截的面积dS 除以半径的平方来标识之。 z d Ω y x