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时间:2020-01-21
《第6章 光度学基础.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、内容回顾及问题的提出:前面几章主要讲述几何光学的光线传播及正确成像问题——成像的位置、大小、虚实等但实际上光是以光能的形式传递的,在传递过程中光能损失情况,导致最后像面的亮暗程度不同(这其中还包括环境等因素对像面的影响)——须对光能进行度量光度学基础知识〖目的要求〗了解光度学的基本知识,掌握视见函数、光通量、发光强度、光照度和光亮度的概念。光度学定义:根据人眼的视觉特性来研究可见光的传播和度量的学科。辐射度学:研究电磁波的传播和度量的学科。(一)辐射通量定义:单位时间内辐射的总能量符号:Φe单位:瓦(焦耳/秒)因此,辐射通量也称为辐射功率。全部辐射的总辐射通量:Φe=∫Pλd
2、λ式中,Pλ称为辐射通量的波长分布函数。0辐射通量λPλ一定波长范围内的总辐射通量:Φe=∫Pλdλλ1λ2λ1λ2(二)光接收器光电池光电管光接收器光电倍增管(光探测器)光电耦合器件(如CCD)红外探测器紫外探测器……几种光接收器的光谱灵敏度1为锑铯光电管,不能感受波长为0.6μm以上的红光;2是人眼;3是硅光电池;4是一种热敏元件一、人眼视见函数光谱灵敏度(或称光谱响应度):光接收器对不同波长辐射的反应程度。视见函数(或称光谱光视效率):人眼对可见光区不同波长辐射引起的不同视觉反应程度。符号:V(λ)视见函数视见函数的相关因素受外界的照明条件影响而产生:①明视觉视见函数
3、:最敏感波长为555nm,其相应的视见函数值V555=1,其它波长的V(λ)值均小于1。②暗视觉视见函数:最敏感波长为507nm,V507=1,其它波长的V(λ)值均小于1。视见函数值(CIE,1971)视见函数值(CIE,1971)光的颜色波长(nm)Vλ(明视觉)Vλ′(暗视觉)紫4000.00040.0093蓝4400.0230.3281青4700.0910.676绿5100.5030.997黄5551.000橙6200.3810.0074红7000.00410.0002二、光通量(luminousflux)定义:能引起人眼视觉反应的辐射通量符号:dΦ单位:流明(lum
4、en,简写为lm)表示式:dΦ=CV(λ)Pλdλ式中,C为流明与瓦之间的换算系数,在明视觉中C=683lm/W发光效率光源的发光效率:光源发出的光通量与辐射通量之比,即为=Φ/ΦeΦ/P式中,P为电光源的电功率。发光效率值标志了光源每瓦辐射功率所能产生的光通量(流明数)。发光效率意义:发光效率值标志了光源每瓦辐射功率所能产生的光通量(流明数)。几种常用电光源的发光效率:钨丝灯:1020钠光灯:约60卤素钨灯:约30高压汞灯:6070荧光灯:3060镝灯:约80氙灯:4060金属卤素放电灯:约80炭孤灯:4060LED照明灯:40-100三、发光强度(一)立体角
5、定义:一个任意形状封闭锥面所包含的空间符号:Ω公式:dΩ=dS/r2Ω=4πsin2(U/2)单位:球面度(Sr)整个空间:4πSrU很小时:dΩ=πu2dΩdSOr1球面度立体角:r2rdΩ=dS/r2Ω=r2/r2=1Sr整个球面包含的空间dΩ=dS/r2dΩ=4πr2/r2=4π4π(二)发光强度某方向上单位立体角内所辐射的光通量发光强度(luminousintensity)定义:单位立体角内所辐射的光通量符号:I公式:I=dΦ/dΩ单位:坎德拉(candela,简称cd),此为国际基本计量单位之一。1cd=1lm/Sr1lm=1cd·1Sr发光强度若点光源在某立体角内
6、作均匀辐射,则有I=Φ/Ω若点光源向四周空间作均匀辐射,则I为一常量:I=Φ/4π四、光照度(iluminance)dsE=dΦ/dsE=Φ/SdΦSΦ光照度定义:单位面积上所接收的光通量大小符号:E表示式:E=dΦ/ds均匀照明:E=Φ/S单位:勒克司(lux,简写为lx)光照度的单位1勒克司的意义:等于1流明的光通量均匀分布在1平方米的面积上。1lx=1lm/1m2光照度的另一个单位——辐脱(ph):1ph=1lm/cm2=104lx不同环境的光照度观看仪器示值:5075阅读:50150精细工作:300750视力表:200800判别方向所必需的光照度:1眼睛能感受
7、的最低光照度:110-9单位均为:lx光照度的余弦定律E=Icosθ/r2垂直照明时,称为照度的距离平方反比定律:E=I/r2注意:这里距离r的单位为米。光出射度(luminousexitance)dsdΦsΦM=dΦ/dsM=Φ/S光出射度(luminousexitance)定义:发光表面单位面积上发出光通量符号:M单位:勒克司(lx)表示式:M=dΦ/ds均匀发光时:M=Φ/S光出射度(luminousexitance)发光表面为二次光源:①反射情况:M=ρE上式中,ρ为反射率,其取值在01之间
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