第6章 光度学基础.ppt

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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/ΦeΦ/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：1020钠光灯：约60卤素钨灯：约30高压汞灯：6070荧光灯：3060镝灯：约80氙灯：4060金属卤素放电灯：约80炭孤灯：4060LED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：5075阅读：50150精细工作：300750视力表：200800判别方向所必需的光照度：1眼睛能感受

7、的最低光照度：110-9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01之间