工程光学基础5课件.ppt

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1、第五章光度学基础概述▲光学系统是一个传输辐射能量的系统▲能量传输能力的强弱，影响像的亮暗▲辐射度学：研究电磁波辐射的测试计量计算的学科▲光度学：在人眼视觉的基础上，研究可见光的测试计量计算的学科辐射度学与光度学基础2011.3第一节辐射量和光学量及其应用立体角的意义和它在光度学中的应用一、立体角的意义和单位平面上的角：1弧度ABO2011.3空间上的角：立体角so一个任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角Ω＝若在以r为半径的球面上截得面积s=r2，则此立体角为1球面度整个空间球面面积为4r2,对应立体角为Ω2011.

2、3以r为半径作一圆球，假定在圆球上取一个dα对应的环带，环带宽度为rdα，环带半径为rsinα，所以环带长度为2πrsinα，环带总面积为立体角的计算假定一个圆锥面的半顶角为α，求该圆锥所包含的立体角大小2011.3二.辐射度学中的基本量及其计量单位1、辐射通量单位时间内辐射体辐射的总能量-----辐射功率单位：瓦特（W）反映辐射强弱，是辐射体各波段辐射能量的积分Φe：光谱密集度曲线2011.32、辐射强度辐射体在某一指定方向上单位立体角范围内的辐射通量符号：单位：瓦每球面度（W/sr）表示辐射体在不同方向上的辐射特性2

3、011.33、辐射出射度辐射体上某一点附近某一微元面积上辐射的总辐射通量符号：单位：瓦每平方米（W/m2）不管向哪个方向辐射，描述辐射体表面不同位置上单位面积的辐射特性dsA2011.34、辐射照度辐射照度与辐射出射度正好相反，不是发出辐射通量，而是被辐射体上某一点附近某一微元面积上接收的总辐射通量符号：单位：瓦每平方米（W/m2）dsA2011.35、辐射亮度辐射体表面某点附近，在某一指定方向上单位立体角内单位投影面积上发出的辐射通量符号：单位：瓦每球面度每平方米（W/sr.m2）描述了辐射体不同位置不同方向上的辐射特

4、性2011.3三.人眼的视见函数辐射体发出电磁波，进入人眼，在可见光范围内，可以产生亮暗感觉；可见光范围内，人眼对不同波长光的视觉敏感度不同光度学中，为表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一个函数，称为视见函数，又称光谱光视效率。2011.30.87000.75700.63100.50300.38100.26500.17500.10700.06100.03200.01700.00820.00410.00210.001050.000520.000250.000120.0000658059060061062063064

5、0650660670680690700710720730740750760黄黄橙橙橙橙橙橙红红红红红红红红红红红0.00040.00120.00400.01160.02300.03800.06000.09100.13900.20800.32300.50300.71000.86200.95400.99501.00000.99500.9520400410420430440450460470480490500510520530540550555560570紫紫靛靛靛蓝蓝蓝蓝蓝绿绿绿绿黄黄黄黄黄V波长/nm光线颜色V波长/nm光

6、线颜色2011.3把对人眼最灵敏的波长的视见函数定为1，即假定人眼同时观察两个位于相同距离上的辐射体A和B，这两个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，A辐射的电磁波波长为，B辐射的波长为555nm，人眼对A的视觉强度与人眼对B的视觉强度之比，作为波长的视见函数。2011.3举例：人眼同时观察距离相同的两个辐射体A和B，假定辐射强度相同，A辐射波长为600nm,B辐射波长为500nm。V(600)=0.631V(500)=0.323A对人眼产生的视觉强度是B对人眼产生视觉强度的0.631/0.323倍，近似2倍。若要使A和B

7、对人眼产生相同的视觉强度，则辐射体A的辐射强度应该是辐射体B强度的一半。2011.3光度学中的光通量与辐射度学中的辐射通量相对应。假定有一单色光，其辐射通量为，其中能够引起视觉的部分为光通量--------用人眼视觉强度来度量的辐射通量。四.光度学中的基本量1、发光强度和光通量光通量定义C为单位换算常数。2011.3发光强度发光强度与辐射度学中的辐射强度相对应。发光强度指指定方向上单位立体角内发出光通量的多少。也可以理解为在这一方向上辐射强度中有多少是发光强度单位：坎（德拉）cd2011.3常数C：CIE规定：当发光体发

8、出的光全部是的单色光，在某一方向上辐射强度，则发光体在此方向上的发光强度为1cd。代回发光强度表示式若则流明（lm）2011.3光谱光视效能与的乘积称为光谱光视效能，用表示。表示人眼对不同波长光辐射的敏感度差别，表示辐射通量中有多少可以转变为光通量。2011.3连续光谱的光通量计算有了光谱光视效能后，光通量公式可写成