15光度学的基本概念

1、1 1 光度学和辐射度学光度学和辐射度学光度学：光度学：辐射度学：辐射度学：5.15.1辐射能通量和光通量辐射能通量和光通量研究光的强弱的学科。研究各种电磁辐射强弱的学科。研究各种电磁辐射强弱的学科。光度学基本概念光度学基本概念定义：定义： ， 单位：单位：kw 辐射能通量的谱密度：辐射能通量的谱密度： ( )dd 或或( ) 总辐射能通量：总辐射能通量： 或或d0)( 2 辐射能通量（辐射功率）辐射能通量（辐射功率） 和辐射能通量的谱密度和辐射能通量的谱密度 光谱响应灵敏度光谱响应灵敏度 ： 检测器件的输出信号的大小与某个检测器件的输出信号的大小与某个波长的入射光功率之比。波长的入射光功率之

2、比。 3检测器件的光谱响应：检测器件的光谱响应： r每种检测器件对不同波长的光每种检测器件对不同波长的光或电磁辐射有不同的灵敏度或电磁辐射有不同的灵敏度4 4眼睛的光谱响应及视见函数眼睛的光谱响应及视见函数定义：定义： 555( )vv=1 实验表明：实验表明： 3100.00042.5wvw时，时， 555.0nm， 04000a5 5 适亮性和适暗性视见函数适亮性和适暗性视见函数 由于眼睛里的圆锥和圆柱视神经细胞在分由于眼睛里的圆锥和圆柱视神经细胞在分别起作用，形成了别起作用，形成了适亮性适亮性和和适暗性适暗性视见函数。视见函数。定义：定义： 光源发出的辐射能通量通过视见函光源发出的辐射能

3、通量通过视见函数的权重因子折合成对人眼起作用数的权重因子折合成对人眼起作用的有效视觉强度称为光通量。的有效视觉强度称为光通量。单位：单位：流明，流明， 记作：记作： lm有：有： ( )v 或者：或者： ( ) ( )mdk vd ( ) ( )mkvd 最大光功当量，最大光功当量， 683/mklm w6 光通量光通量5.2 5.2 发光强度和辐射强度发光强度和辐射强度1点光源和面光源：点光源和面光源：2点发光强度：点发光强度：did， 单位：坎德拉， 111lmcdsr其中 2dsdr ， 点光源点光源dr（1）发光强度的符号与光强的符号虽然相同， 但与光强不是一个概念。（2）发光强度与方

4、向有关，方向不同 发光强度不同。3 辐射强度：辐射强度：did， 其中 2dsdr ， 11/1wwsrsr单位： /wsr， 注意：注意：4 4 光亮度和辐射亮度光亮度和辐射亮度（1）光亮度：）光亮度：*coscosdididbdsdsdds单位： 或 2/()lmm sr2/()lmcmsr扩展光源扩展光源 法线法线ndsdsdr（2）辐射亮度：）辐射亮度：*coscosdididbdsdsdds单位：单位： 2/()wm sr， 2/()wcmsr人眼睛感知的是光源的亮度大小，不是发光强度的强弱。 （3）注意：）注意：5.3 5.3 余弦发光体和朗伯定律余弦发光体和朗伯定律1 1 余弦（

5、朗伯）发光体余弦（朗伯）发光体定义：定义：朗伯定律：朗伯定律： 0cosdidi 如太阳、积雪、十分粗造的白纸等物体，遵循朗伯定律。 余弦发射体没有立体感，余弦发射体没有立体感， 感到各处一样亮。感到各处一样亮。证明：证明：太阳中心处： 1dibds太阳边缘部分的同样方向： 21cos*cosdididibbdsdsdsdsdsdsdidi di因为： cosdidi2 2 定向发光体：定向发光体： 比如：激光器。 辐射亮度的大小关辐射亮度的大小关鍵鍵在于能量在于能量在方向上的集中程度。在方向上的集中程度。5.4 5.4 光照度和辐射照度光照度和辐射照度1 光照度定义：光照度定义：deds，

6、单位：lx或ph 4110lxph2 辐射照度定义：辐射照度定义：单位：w/cm2或w/m2 21/lxm m， 2/phlm cm， deds， 3 点光源的照度点光源的照度22coscosdididsiedsdsds rr21ercos e， d点光源点光源法线法线nsd r4 4 面光源的照度面光源的照度22coscoscoscoscosdsbdsdsdbddsbdsrr 2coscosdbdsdedsr2cos cos sbedsr（1）光强的概念与这里的辐射照度）光强的概念与这里的辐射照度 的概念一致。的概念一致。 （2）照度是接收的概念，发光强度）照度是接收的概念，发光强度 和亮度是发射的概念。和亮度是发射的概念。注意：注意：例题：例题： 计算如图所示的均匀余弦发射圆盘在轴上一点产生的垂直照度，设盘的半径为r，亮度为b。 解：解： 222rrz，22coscoszrz，dsrdr 由： 2coscosdbdsdedsr22222222200cos22( )rrbz r drr ber drbrrzrz讨论：讨论：当当 zr时，时， 圆盘变成点光源圆盘变成点光源 2ir b此时，此时， 222/er