第1章光和光的传播2

光是电磁辐射，是电磁波的一种，可见光只占一小部分。§5光度学基本概念辐射通量客观量，只与辐射客体有关。辐射度量学的基本量，适合整个电磁波段。⑴定义：文字表述…；单位：瓦（W）；符号ψ=ψ

(λ)⑵

附近内：⑶一、辐射通量和光通量

光源表面☆光度学：只适用于可见光波段。☆辐射度量学：适用于整个电磁波段。/nm

辐射能量对波长的分布函数辐射通量谱密度

2.光谱响应曲线（光电仪器）客观辐射通量引起光电仪器（不同器件）响应不同。光谱响应Rλ的定义:检测器件的输出信号的大小与某个波长λ的入射光功率之比不同光电器件的响应灵敏度3.视见函数⑵视见函数的表式⑴含义：客观辐射通量引起人眼主观视觉强度的物理量。/Å

视见函数曲线

锥状和杆状两种视觉细胞的视见函数是不同的。分别是明视见函数V(λ)和暗视觉函数V’(λ)曲线。目前的光通量由V(λ)计算得到的。暗视觉函数的极大值向短波方向移。夜晚时，人感到周围有蓝绿的色彩。明视觉，中间视觉和暗视觉说明1瓦特555nm的(客观)辐射通量相当于683流明的光通量。(1)定义：辐射通量与视见函数的乘积；单位：流明；符号:lm

；(2)数学表式最大光谱光视效能(最大光功当量)Km的物理意义：/nm辐射能量对波长的分布函数(3)光谱光视效能——光功当量4.光通量Φ

（可见光辐射功率，光度学基本单位）

人的眼睛对555nm的黄绿光最敏感，其它颜色的光线的敏感度低于555nm的值。★用I表示，单位是坎德拉（cd

），简称“坎”

（1）含义：光源在一定方向范围内发出光通量的空间分布（2）量度方法：点光源在单位立体角中发出的光通量的数值★数学表式I应当是可以测量1.发光强度---发光强度是SI制7个基本物理量之一发光强度物理意义

二、发光强度与亮度辐射度量学（电磁波段）称为辐射强度。一个电珠,光通量一样,但装于手电后效果不同了，还需要发光强度的概念.一束光射远而强的能力称光强

手电筒发出的光虽只有100lm，但光束很强，100米外还很亮，日光灯光有2000lm，光束强度却比不过手电筒。这种衡量光束射远而强的能力称光强，手电筒光强（cd）比日光灯高。电灯发光强度的角分布

●点光源（沿某一i

方向）的发光强度球坐标下立体角的求法

（1）1881年,“烛光”，国际电工技术委员会（用蜡烛发光）（2）1948年，第九届国际计量大会规定“坎德拉”为发光强度单位（3）我国1979年，建立铂凝固点黑体光度基准，±0.3%

2.光度学基准的界定及其演变

——烛光——坎德拉

（4）发光强度——坎德拉的最新定义（1979年10月，第十届国际计量大会通过）坎德拉是频率为（真空中波长555nm）的单色辐射源，在给定方向上的发光强度，在该方向上的辐射强度为1/683瓦特/球面度。（W/sr）——（主、客观量）1（cd）坎德拉=1/683瓦特/球面度（W/sr）

（555nm）（1）定义发光面法线方向上单位面积之发光强度。★亮度的单位：熙提（sb）即：流明每平方米球面度3.亮度（发光体）和出光度（反光体）（2）计算：r方向上的亮度

眼睛看到电视屏幕感觉亮不亮----称视觉亮度，单位是亮度cd/m2。辐射度量学：辐射亮度；光度学：（光）亮度亮度定义应用:两个发光体间的投影面积之比.1.余弦发光体含义物理意义:各个面元法线方向的发光强度相同，但不同方向强度不同。

三、余弦发光体和定向发光体●余弦发光体也称为朗伯光源（1）球面朗伯光源的亮度

★按照亮度的定义

★朗伯定律★球面朗伯光源dS，其法线方向亮度为2.朗伯光源亮度的计算★结论——球面朗伯光源的亮度与方向无关！

平面朗伯光源的亮度（2）平面朗伯光源亮度的计算★法线方向亮度的计算★任意方向亮度的计算★按照朗伯定律

★结论——平面朗伯光源的亮度也与方向无关！！

3、定向发光体激光器的亮度

★激光的准直度非常好★激光的亮度——HeNe激光器激光亮度是太阳表面的1万倍！书桌台面受到光照多少----称照度一盏或多盏灯照明书桌台面，如果光照多看书则亮。这个受到光照多少称照度lx。教室书桌台面照度一般需要大于300lx。照度E（Illuminance）

单位：lx（读勒克斯） 测量用手持照度表单位：勒克斯（Lx），旧称辐透（ph）；1、定义：入射在被照物单位面积上的光通量2、计算1——点光源的照度辐射度量学--辐射照度，光度学--光照度；物面照度，像面照度；光源出射度四、照度被点光源照射物的照度计算2——面光源的照度（P28）被面光源照射物的照度

面元发出的光通量例题5的问题

★大盘光源上dS对被照面元dS’的光通量★大盘光源上环带对被照面元dS’的光通量★大盘光源整个对被照面元dS’的光通量

★大盘光源整个对在圆盘轴线上的照度为小结1.对光的本性的认识（1）微粒说：服从经典力学的微粒（2）波动说：弹性以太波→电磁波（3）波粒二象性：光子及其波函数2.光强：光的平均能流密度。按光的电磁理论：光强

n－折射率，E0－电场振幅3.几何光学三定律（1）直线传播定律：光在均匀介质里沿直线传播（2）反射定律：反射线在入射面内，反射角等于入射角：（3）折射定律：折射线在入射面内，折射角与入射角正弦之比等于常数（相对折射率）。光从光密介质射向光疏介质，入射角i1>ic=arcsin(n2/n1)时发生全反射。4.惠更斯原理波面上的每一面元可认为是次波源，这些次波面的包络面是下一时刻的波面。u2折射波传播方向u1··FDru2t入射波A··E·Ci法线媒质1、折射率n1媒质2、折射率n2B5.费马原理QP两点间光线的实际路径，是光程（QP）为平稳（极小、极大或恒定）的路径。（光程——折射率×几何路程）6.棱镜最小偏向角δmin:

光通量：能被人的视觉系统感受到的那部份光辐射功率的大小，单位是lm(流明).

理解： 1.它是指在单位时间里通过一个面积的能量流.2.它是人的视觉系统所感受到的那一部份光，即可见光单位波长间隔内光的实际功率 Km：是一个转换常数，即光功当量，数值=683lm/W，即表示在人眼视觉系统最敏感的波长（555nm）上，每瓦光功率相应的流明数。7.光度学基本概念:光强：描述在某一个方向上发出光通量的能力，定义在指定方向上的一个很小的立体角元内所包含的光通量值，除以这个立体角元，所得的商就定义为光源在此方向上的发光强度，公式为：

式中：I为发光强度，dΩ为立体角元