光电检测技术第2课

第二章

光辐射的光度学根底1.2.可见光区波长分布光色波长λ（nm)代表波长(nm)红（Red）780～630700橙（Orange）630～600620黄（Yellow）600～570580绿（Green）570～500550青（Cyan）500～470500蓝（Blue）470～420470紫（Violet）420～3804203.一、光辐射的度量方法：辐射学计量方法〔物理计量方法〕：适用于整个电磁波辐射区，符号字母右下角用e标注光度学计量方法〔主观计量方法〕：以人眼所能观测到的光对大脑的刺激程度来对光进行度量的方法，适用可见光区，符号字母右下角用V标注能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位4.二、与光源有关的辐射度参数与光度学参数：辐射能：Ｑe定义：以辐射的形式发射、传播或接收的能量。单位：焦耳〔Ｊ〕1、辐射能与光能：光能：ＱV定义：也叫光量，光在可见光范围内辐射的光的能量。单位：流明·秒〔lm·s〕能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位5.2、辐射通量与光通量：辐射通量〔辐射功率〕：Φe单位时间内，以辐射的形式发射、传播或接收的辐射能量。单位:瓦特(Ｗ)或焦耳/秒(J/S〕,１Ｗ=1J/S定义式:均匀辐射:光源在单位时间内发出的光量的多少，光通量：Φv公式：Φv=dQv/dt单位：lm〔流明〕能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位6.2.1辐射量和光学量及其单位面光源单位元外表内向外所发射的光通量3、辐射出射度与光出射度：辐射出射度:Me定义式:均匀辐射:光出射度:Mv公式：Mv=dΦV/dＡ发光均匀：Mv=Φv/Ａ单位：lm/m2〔流明/平方米〕＝勒克司lx面积为A的有限辐射体，外表某点面元处dA向半球空间内发射的辐射通量dΦe能源与动力工程学院7.4、辐射强度与发光强度：(1)立体角：

整个空间：▲单位：以锥顶为球心，以r为半径作一圆球，如果锥面在圆球上所截出的面积为r2,那么该立体角为1个球面度〔sr〕.▲定义:一个任意形状的封闭锥面所包含的空间。能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位〔sr〕8.③单位:瓦/球面度〔W/Sr〕〔2〕辐射强度：

点光源①定义:在给定方向上的立体角元内辐射的辐射通量②定义式:均匀辐射:能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位9.〔3〕发光强度：点光源①定义:点光源在给定方向上的立体角元内发射的光通量③单位:坎德拉(cd),1cd=1lm/Sr②定义式:均匀辐射:能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位10.5、辐射亮度与光亮度：辐射亮度Ｌe：辐射强度dIe与面元dA在垂直于辐射强度方向平面上的投影面积之比。定义式:单位:w/(m2·Sr)能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位11.光亮度ＬV：发光强度dIV与面元dA在垂直于发光强度方向平面上的投影面积之比。定义式:单位:cd/m2能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位12.三、与接收器有关的辐射度参数与光度参数：辐射照度Ee:被辐射的单位元外表里入射或获得的辐射通量的多少1、辐射照度与光照度：单位:w/m2定义式:均匀辐射:能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位13.光照度Ev:被照物体单位元外表入射或获得的光通量的多少照度流明面积(m2)单位:lx〔勒克斯)定义式:光通量均匀分布:能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位14.2.1辐射量和光学量及其单位2、辐照量与嚗光量：辐照量He:将照射到物体外表某一面元的辐照度Ee在时间t内的积分单位:J/m2定义式:均匀辐射:嚗光量HV:将照射到物体外表某一面元的照度EV在时间t内的积分定义式:均匀辐射:

单位:lx·s能源与动力工程学院15.参数小结：1、光源有关：光能通量出射度强度亮度2、接收器有关：照度曝光量3、这些参数都与波长有关能源与动力工程学院2.1辐射量和光学量及其单位16.1、物体在人眼产生实物感：一、人眼的视觉灵敏度〔视见函数〕：〔2〕杆状细胞只能在黑暗的环境下〔L=10-2cd/m2以下)作用，称之为暗视觉。507nm介于这两视觉之间的视觉称之为中间视觉〔1〕锥状细胞的感光灵敏度低，在超过３cd/m2的亮度条件下作用，能分辨物体的颜色和细节称之为锥体视觉又称明视觉。555nm能源与动力工程学院能源与动力工程学院2.2辐射度参数与光度参数的关系17.光谱视见函数:描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，表示为：V(λ)将555nm所对应的黄绿光波长的光谱光视效率值定为１，所以V(λ)<11、定义方法：假定人眼同时观察2个在同一位置的辐射体A和B，它们在观察方向的辐射强度相等，A的波长为λ,B的波长为555nm，那么人眼对A的视觉强度与人眼对B的视觉强度之比为波长λ的A辐射体对人眼的视见函数。V(λ)是个无量纲的物理量能源与动力工程学院能源与动力工程学院2.2辐射度参数与光度参数的关系18.2、视见函数曲线：暗视觉明视觉能源与动力工程学院能源与动力工程学院2.2辐射度参数与光度参数的关系19.二、辐射度参数与光度参数的转换：明视觉条件：Km=683lm/w暗视觉条件：Km′=1725lm/w

光功当量常数＝

整个可见光范围内：

能源与动力工程学院能源与动力工程学院2.2辐射度参数与光度参数的关系20.一、余弦定律:1、照度的余弦定律

不随传播距离而变化

任意外表上照度随该外表法线与辐射能传播方向的夹角余弦而变化。能源与动力工程学院能源与动力工程学院2.3光度学根本定律21.如果发光面或漫射面的亮度不随方向而改变，那么有:

在θ方向上：

2、光强余弦定律

朗伯外表在某方向辐射光强随该方向和外表法线之间夹角余弦而变化。

在法线方向上：

能源与动力工程学院能源与动力工程学院2.3光度学根本定律22.二、亮度守恒定律:能源与动力工程学院能源与动力工程学院2.3光度学根本定律23.光束在同一种介质中传播时，假设传输过程中无能量损失，那么光能在传输的任意外表亮度相等。能源与动力工程学院能源与动力工程学院