《辐射度量与光度量》PPT课件

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1、第一章　光电技术及光电器件基础1.2辐射度量与光度量1第一节辐射度量与光度量一、光的本质二、光辐射度量三、光度量2一、光的本质光具有波粒二象性，既是电磁波，又是光子流。历史上的重要人物牛顿惠更斯、杨、费涅耳麦克斯韦普朗克爱因斯坦3牛顿光的粒子说（17世纪的微粒流的假说）认为这些微粒在均匀媒质中沿直线方向等速飞行直线传播反射与折射衍射、干涉、偏振？4惠更斯、杨、费涅耳光的波动学说光是发光材料中分子振动的结果。这些振动通过一种假象的弹性媒质，以水波一样的方式传播出去。衍射干涉偏振5麦克斯韦1860年提出光是电磁波1860年，麦克斯韦电磁理论建立后，才认识到光是一种电磁现象，原来

2、光和无线电波一样，也是一种电磁现象，只不过光的波长比无线电波短的多而已。反射、折射、衍射、干涉与偏振光在各向异性介质中的传播物质对光的吸收，色散和散射，以及光与物质互相作用方面?光速v=ln/n，l波长，n频率、n折射率6普朗克与爱因斯坦辐射的量子理论（1900年）普朗克在研究黑体辐射的能量按波长分布这一问题时认为，谐振子辐射是不连续的，并提出了辐射的量子理论。光量子理论（1905年）爱因斯坦在解释光电发射现象时提出了光量子的概念，从而逐渐形成了新的微粒理论：光量子理论光量子理论光是由光子组成的，光子的能量正比于其频率E=hn，h为Planck常数=6.626x10-34J

3、s左边表示光为微粒性质（光子能量），右边表示光为波动性质（电磁波频率或波长）7二、光辐射度量光是电磁波，表明其具有辐射特征光辐射具有量子性：光的发射与吸收、光电效应光辐射具有波动性：光的衍射、干涉与偏振辐射与辐射源、光与光源自然光源：太阳、星辰、天雷地火人造光源：灯具、激光、发光器件8辐射度量与单位9辐射度量与单位辐射度量以下标e表示辐射能Qe以辐射形式发射、接受、传播的能量这些能量被物质吸收时，可以转化成其他形式的能量，如电能焦耳，J辐射能密度we单位体积内的辐射能，we=dQe/dV焦耳/米3，J·m-310辐射度量与单位辐射通量Fe单位时间通过某一面积的辐射能称为通过

4、该面积的辐射通量（功率），而光源在单位时间辐射的总能量称为光源的辐射通量。Fe=dQe/dt瓦，W=J/s辐射强度Ie点光源发出，单位时间、单位立体角所辐射出的能量，Ie=dFe/dw瓦/球面度，W·sr-111辐射度量与单位辐射出射度Me辐射体在单位面积内所辐射的通量或功率，Me=dFe/dA瓦/平方米，W·m-2辐射亮度Le由辐射表面定向发射的辐射强度，与辐射体表面所发射通量的空间分布有关，Le=dIe/dA·cosq瓦/（平方米·球面度），W·m-2·sr-112辐射度量与单位辐照度Ee单位面积接收到的辐射通量，Ee=dFe/dA瓦/平方米，W·m-213三、光度量除

5、了特殊用途的光源外，大量的光源是作为照明用的，照明光源的特性只用前面所叙述的一些能量参数来描述是不够的。因为能量参数并没有考虑到人眼的作用，由于照明的效果最终是由人眼来评定的，因此，照明光源的光学特性必须用基于人眼视觉的光学参量即光度量来描述。14三、光度量原因：1、人的视神经对各种不同波长的光的感光灵敏度是不一样的，对绿光最灵敏，对红光的灵敏度要低的多。2、由于不同的人的视觉生理和心理作用不一样，不同的人对各种波长的光的灵敏度也有差别。15视见函数国际照明委员会根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的相对灵敏度称为“标准光度观察者”的光谱光视

6、效率V(λ)，或视见函数。V(λ)的最大值在555nm处，此时，V(λ)=1，其他波长的V(λ)都小于1。16视见函数图中实线为在视场较亮时测得的，称为明视觉V(λ)曲线；虚线为在视场较暗时测得的，称为暗视觉V(λ)曲线。17光度量及单位18光度量及单位光通量Φ光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值。若在波长λ到λ+dλ间隔内光源的辐射通量为Φeλ，则光通量的表示式为：单位：流明（lm）发光强度I光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量，称为光源在该方向上发光强度单位：坎德拉（cd）19光度量及单位光出射度M光源表面给定点处单位面积向半空间内所发出的光通量，称为光源在该点的光

7、出射度单位：流明/米2lm/m2光照度E被照明物体给定点处单位面积上的入射光通量称为该点的光照度靳克斯（lx）（lm/m2）20光度量及单位光亮度L光源表面一点处的面元dA在给定方向上的发光强度dI与该面元在垂直于给定方向的平面上的投影面积之比，称为光源在该方向上的亮度。式中：为给定方向与面元法线方向的夹角。单位：坎德拉每平方米（cd/m2）光量Q光通量Φ对时间的积分，称为光量。单位：流明·秒（lm·s）21常见环境下的光度值22本节重点光的波粒二象性辐射特性的定义辐射度量：定义与单位光度量：人眼特性23