第1章 辐射度量、光度量基础ppt课件.ppt

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1、《辐射度、光度与色度及其测量》第1章辐射度量、光辐射度量基础辐射度量是用能量单位描述辐射能的客观物理量。光度量是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小的度量，即光度量是具有平均人眼视觉响应特性的人眼所接收到的辐射量的度量。因此，辐射度量和光度量都可定量地描述辐射能强度，但辐射度量是辐射能本身的客观度量，是纯粹的物理量；而光度量则还包括了生理学、心理学的概念在内。1.1辐射度量1.2光度量1.3人眼视觉特性1.4朗伯辐射体及其辐射特性1.5几种典型光辐射量的计算公式第1章辐射度量、光辐射度量基础1.1辐射度量1.1.1立

2、体角任一光源发射的能量都辐射在它周围一定的空间。因此，在进行光辐射的讨论和计算时，是一个立体空间问题。在光辐射测量中，常用的几何量就是立体角。立体角Ω描述辐射能向空间发射、传输或被某一表面接收时的发散或会聚的角度。定义：以锥体的基点为球心作一球表面，锥体在球表面上所截取部分的表面积dS和球半径r平方之比，即：式中，为天顶角；为方位角；d,d分别为其增量。单位：球面度(sr)。dsrdddo整个球面度为:，半个球面度为:。立体角是平面角向三维空间的推广。在二维空间，2π角度覆盖整个单位圆。在三维空间，4π的球面

3、度立体角覆盖整个单位球面。1.1辐射度量1.1.2辐射度量的名称、定义、符号和单位1.1辐射度量(1)辐射能(Q，Radiantenergy)以电磁波形式发射、传输或接收的能量称为辐射能，简称辐能，描述以辐射形式发射、传输或接收的能量。一个光量子的辐射能为。(2)辐射能密度(w,Radiantdensity)辐射场内单位体积中的辐射能。1.1辐射度量(3)辐射通量(，Radiantflux)以辐射形式发射、传输或接收的功率，用以描述辐能的时间特性。辐射通量以及由它派生出来的几个辐射度学中的物理量，属于基本物理量。它们的量

4、值都可以用专门的红外辐射计在离开辐射源一定的距离上进行测量。所以其他辐射量都是由辐射功率辐射通量（或称为辐射功率）定义的。辐射强度是在给定传输方向上的单位立体角内光源发出的辐射通量，辐射强度描述点光源辐射的方向特性。1.1辐射度量(4)辐射强度(I，Radiantintensity)这是一个相对概念，辐射源与观测点之间距离大于辐射源最大尺寸10倍时，可当做点源处理，否则称为扩展源（有一定面积）。点辐射源与扩展源如果观测中使用光学系统，当源的像小于探测器，就可以看成是点源。均匀点辐射源（各向同性）辐射强度I不随方向变化，故整

5、个球面的辐射通量为：1.1辐射度量(5)辐射出射度(M，Radiantexitance)辐射出射度表示扩展源单位面积向半球空间发射的功率(或辐射通量)，是描述扩展源辐射特性的辐射量。若辐射源的x处微小面积元dA向半球空间的辐射功率为d，则d与dA之比定义为x处的辐射出射度。x如果扩展源表面的发射不是均匀的：扩展源的辐射功率：如果扩展源表面的发射是均匀的：1.1辐射度量(6)辐亮度(L，Radiance)辐射源在给定方向上的辐射亮度，是源在该方向单位投影面积上、单位立体角内发出的辐射功率。描述扩展源表面不同位置沿空间不同

6、方向的辐射功率分布特性。辐出度M和辐亮度L的关系辐强度I和辐亮度L的关系1.1辐射度量(7)辐照度(E，Irradiance)辐射照度描述受照物体表面单位面积上接收到的辐射通量。辐照度和辐射出射度具有相同的定义方程和单位，但却分别用来描述微面元发射和接收辐射通量的特性。辐射照度可以是多个辐射源辐照的结果，也可以是特定方向的一个立体角中投射的辐射功率。x1.1辐射度量(8)吸收比、反射比、透射比由于辐射度量也是波长的函数，当描述光谱辐射量时，可在相应名称前加“光谱”，并在相应的符号上加波长的符号“”作为下标，例如光谱辐射通

7、量记为或()等等。irsa前面介绍的六个基本辐射量反映了辐射功率的几何分布特性：表面密度分布和空间角分布。任何辐射均有一定的波长分布范围：辐射的光谱特性。那么，基本辐射量都应该有相应的光谱辐射量。1.1.3光谱辐射量与光子辐射量1.1辐射度量（全）辐射量：光谱带辐射量：1、光谱辐射量任一基本辐射量X，它包含了波长范围0~∞的全部辐射量，因此也叫全辐射量。对于基本辐射量X，它在波长范围λ~λ+Δλ内相应的辐射量为ΔX，定义光谱辐射量（也叫单色辐射量）：1.1辐射度量单位：W/μm（瓦/微米）(1)光谱辐射功率

8、（光谱辐射通量）辐射源在λ+△λ波长间隔内发出的辐射功率，称为在波长λ处的光谱辐射功率（或单色辐射功率）光谱带辐射功率：全辐射功率：1.1辐射度量(2)光谱辐射强度单位：W/Sr·μm（瓦/球面度·微米）(3)光谱辐射出射度单位：W/m²·μm（瓦/米²·微米）1.1辐射度量(4)光谱辐射亮度单位：W/