3光电成像原理与技术－辐射源与典型景物辐射上课

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1、第三章辐射源与典型景物辐射辐射度量与光度量朗伯辐射体及其辐射特性黑体辐射定律辐射源及其特性在辐射度单位体系中，只与辐射客体有关的量。适用于整个电磁波段。基本量：辐射通量（辐射功率）基本单位：瓦特(W)光度单位体系是一套反映视觉亮暗特性的光辐射计量单位，光度学只适用于可见光波段。基本量：发光强度基本单位是坎德拉。3.1辐射度量与光度量辐射度物理量对应的光度量物理量名称符号定义式单位物理量名称符号定义式单位辐射能QJ光量QvQv=∫Pvdtlm·s辐射通量PP=dQ/dtW光通量ΦvΦv=∫IvdΩlm辐射出射度MM=dΦ/dSW/m2光出射度MvMv=dPv/dSlm/m2辐射强度II=dΦ

2、/dΩW/sr发光强度Iv基本量cd辐射亮度LL=dI/(dScosθ)W/m2·sr(光)亮度LvLv=dIv/(dScosθ)cd/m2辐射照度EE=dΦ/dAW/m2(光)照度EvMv=dPv/dAlx表2常用辐度量和光度量之间的对应关系辐射度量与光度量的关系波长为的辐射通量引起人眼感受的光通量3.2朗伯辐射体及其辐射特性辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足：I0:是辐射面元dS沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为余弦辐射体或朗伯辐射体。余弦辐射体的辐射亮度为可见余弦辐射体的辐射亮度是均匀的，与方向角θ无关。3.3黑体辐射定律1、基尔霍夫定律热辐射吸收本领、反射本领基尔

3、霍夫定律热辐射普遍规律。吸收本领大的物体，其发射本领也大。如果物体不能发射某波长的辐射能，则它也不能吸收该波长的辐射能，反之亦然。基尔霍夫定律2、辐射体分类黑体灰体选择体与波长无关且随波长和温度变化辐射发射率（比辐射率）所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射(当然黑体仍然要向外辐射).除了热辐射外，物体表面还会反射外界射来得电磁波。有的物体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比别的东西看起来黑一些，假设有一类这样的物体，完全不能反射电磁波，我们就称做为绝对黑体，简称黑体辐射。只开有一个小口的空腔，对于射入其中的光，可以完全吸收,故该空腔的开口可以作为绝对黑体。3、黑体辐

4、射定律基于两点假设，普朗克得出结论。Planck①黑体是由无穷多个各种固有频率的简谐振子构成，其能量只能取E=nh等一系列不连续的值。②黑体的简谐振子只吸收或辐射h的整数倍的能量，即能量的变化不连续。A、Planck辐射定律结论：Planck辐射定律该定律描述了黑体辐射的光谱分布规律，是黑体辐射理论的基础。B、Stefan-Boltzmann定律(全波长辐射定律）Stefan-Boltzmann常数W/(m2K4)黑体在单位面积上单位时间内辐射的总能量与成正比C、Wien位移定律(峰值波长与温度的定律）（1）温度T，曲线峰值对应的波长m向短波方向移动；（2）温度T，曲线峰值对应的

5、波长m向高频方向移动。D、3.4①人工标准黑体辐射源腔型黑体辐射源黑体芯子（关键）加热绕组：铬镍丝线圈石墨或陶瓷铬镍不锈钢铜铂电阻温度计：测量与控制腔体温度温度控制器：控制芯子的温度，温控决定黑体辐射的精度。面型差分黑体源面型黑体面：高导热性材料，表面涂高辐射率的涂料。靶标：高导热性的金属，处于环境温度中温度传感器：测量靶标温度②自然环境辐射及其在目标上的反射典型军事目标辐射空中目标海上目标地面目标空中目标：速度快、体积小、温度高、发射很强的红外辐射A、喷口辐射（涡轮喷气发动机）热源：尾喷管与排出气流的热辐射B、喷气流辐射热源：飞机侧向和前半球攻击的红外导弹，辐射波段多集中在中波红外和附

6、近C、蒙皮辐射热源：空气中高速飞行的导弹蒙皮海上目标：他的排气筒部分温度高，其他部分温度低，辐射特性与背景辐射特性差异大，有利于探测热源：军舰和运输船的烟囱。辐射能量大部分集中在，峰值波长约在附近。地面目标：目标温度低，辐射能量小，辐射波长多集中在A、地面车辆的辐射热源：车辆的排气管最热，其次是发动机外壳、运动中车辆的传动和行动装置、轮胎等。B、炮口闪光大量的红外辐射C、人体辐射人体辐射峰值波长约在长波红外自然辐射源太阳大气层外的太阳辐射光谱分布大致与5900K绝对黑体相似。照射到地球表面辐射多在，其中大部分集中在可见光波段。射至地球的太阳辐射功率、光谱分布与太阳高度、大气状态关系很大。地

7、球白天：波段分布在处太阳光的反射和散射、处地球自身的热辐射。晚上:地球热辐射主要处在大气窗口。月球一是反射的太阳辐射、一是月球自身的辐射，它辐射近似于400K的绝对黑体，峰值波长在。星球它对地球表面的辐射量都是很小的，星的明亮程度用星等表示。大气辉光产生于70Km以上的大气层中，是夜天辐射的重要组成部分。大气辉光主要集中在短波红外。成为新的夜视成像波段。夜天空辐射是各种自然辐射源的辐射共同形成。除可见光外包含大量丰富的红