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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/10/15,1,光电子技术原理,及应用,2,2-1,光的基本概念,2-2,立体角及其计算,2-3,描述辐射场的物理量,2-4,人眼与光度学,2-5,光度量与辐射度量的对照,2-6,辐射度学与光度学中的基本定律,2024/10/15,3,2-6,辐射度与光度中的基本定律,一、朗伯余弦定律,二、距离平方反比定律,三、亮度守恒定律,4,漫辐射源：,辐射亮度,L,与方向无关的辐射源。（太阳、荧光屏等）,漫辐射,：漫辐射源发出的辐射。,漫反射：,与漫辐射具有相同特性的反射。（电影屏幕等）,漫辐射源,2024/10/15,5,遵从朗伯定律的光源，也叫,余弦光发射体或朗伯光源,。,太阳辐射：,其规律接近于朗伯光源,漫反射面,-,朗伯反射体,。,例：氧化镁表面、优质玻璃灯罩、积雪、白墙以及粗糙的白纸，都很接近理想的漫反射体。,朗伯漫反射体仅是一个,理想模型,，它要求在半球空间的辐射都是均匀的。事实上，许多辐射源只是在,一定的空间范围内,满足朗伯漫射特性。,大多数电绝缘材料，测量方向与法线的夹角不超过,60,，导电材料夹角不超过,50,，辐射亮度都可近似认为相等。许多光源（如激光二级管）的产品手册中均给出,发射半宽度,这样一个指标，,发射半宽度内亮度基本恒定,。,6,一、朗伯余弦定律,描述这种辐射的空间分布的特性公式为,式中,B,常数,辐射法线与观察方向夹角,A,辐射源面积 ,辐射立体角,即：“理想漫反射源单位表面积向空间指定方向单位立体角 内发射（或反射）的辐射功率和该指定方向与表面法线夹角的余弦成正比。”,这就是,朗伯余弦定律,。具有这种特性的发射体（或反射体）称为余弦发射体（或余弦反射体）。,7,由辐射亮度的定义知：,与上式相比较，则,（常数）,8,“,朗伯余弦定律”为另一种形式,亮度 ,法向,亮度,方向,亮度,因为漫辐射源各方向亮度相等，即,L=L,，（上二式相等），则,I,=I,0,cos,朗伯辐射表面在某方向上的辐射强度随与该方向和表面法线之间夹角的余弦而变化,。（物理意义）,9,1,、朗伯辐射源的辐射亮度,=B,（常数）,2,、朗伯辐射源的辐射强度,注意：虽各方向亮度相同，但辐射强度不同。,I,=I,0,cos,=90,时，,I,=0,2024/10/15,10,3,、辐射出射度与辐射亮度关系,由,和 （朗伯余弦定律）,有,则,即,2024/10/15,11,用球坐标表示立体角,微小面积,则,dS,对应的立体角为,2024/10/15,12,综上，朗伯辐射体的特性有,13,二、距离平方反比定律,描述点辐射源产生的照度的规律。,设：点辐射源的辐射强度为,I;,源到被照表面,P,点的距离为,d,（,P,点为小面元,dA,）,;,小面元,dA,的法线与到辐射源之间的夹角为,，,求：点辐射源在,P,点产生的照度,由辐射强度的定义知,由立体角的定义,则,由照度的定义,如,=0,（垂直照射），则,上式即为距离平方反比定律，是描述点辐射源在某点产生的照度的规律。,14,描述：点辐射源在距离,d,处所产生的照度，与辐射源的辐射强度,I,成正比，与距离的平方成反比。,但必须注意，被照的平面一定要垂直于辐射投射的方向，如果有一定的角度，则情况如下图所示,此时的照度为,该式也被称为照度的余弦法则。,从图中可见，,CD=ABcos,，即垂直照射时落在,CD,上的光通量被分散开来落到较大的面积,AB,上，所以照度就减小了。源越倾斜，照射面积越大，照度就越小。从照度的定义也可看出，在通量不变的情况下，被照面积越大照度越小。,15,三、亮度守恒定律,规定了辐射表面是朗伯体后，有,又,16,又 （辐射源对被照面元张角）,根据亮度公式，可得：,（注意此处带,的量与前述不带,的量同义）,光辐射能在传输介质中没有损失时，表面,S,和,S,的辐射亮度是相等的。即辐射亮度守恒。,例,1,：求圆盘的辐射强度和辐射功率,设一漫辐射圆盘的辐射亮度为,L,，面积为,A,，如图所示。按朗伯余弦定理，圆盘在与其法线成,角的方向上的辐射强度为：,(2-81),式中,I,0,=,LA,，为圆盘在其法线方向上的辐射强度,圆盘向半球空间发射的辐射功率为,，按辐射亮度的定义有,因为球坐标系,则,也可按辐射强度的定义，求得,或按朗伯源的辐射规律,M,=,L,，同样可得,例,2,一发光强度为,60cd,的点光源,O,置于水平地板上方,4m,处，而一直径为,3m,的圆形平面镜水平放置，平面镜的圆心位于点光源正上方,4m,处，若光投射于平面镜时，将,80%,的光反射，试求光源斜下方,6m,地板上,P,点处的照度。,解：如图所示，平面镜在光源的镜象处形成一个附加的,0.860cd,发光强度的镜象光源,O,，但它仅照明地板的有限范围,AB,。根据题意，所求点的照度应为实际光源,O,和镜象光源,O,共同贡献的，,应用,距离平方反比定律,且考虑到倾斜因子,cos,，即得,代入上式得,2024/10/15,21,练习：测量得白炽灯在,1,米处产生的照度为,10,lm,/m,2,，求其在,0.5,米处产生的照度是多少？（见图,2-13,）,2024/10/15,22,解：,把白炽灯看成点光源，据距离平方反比定律，有,2024/10/15,23,谢谢！,放映,结束！,无悔无愧于昨天，丰硕殷实的今天，充满希望的明天。,
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