光度学基础

*,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,*,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,*,*,第5章 光度学根底,5-1 辐射量和光学量及其单位,5-2 光传播过程中光学量的变化规律,5-3 成像系统像面的光照度,1,第五章光度学根底,一、辐射量1、辐射能Qe以电磁辐射形式放射、传输或接收的能量。焦 耳J2、辐射能通量Fe单位时间内放射、传输或接收的辐射能。瓦特W,5-1 辐射量和光学量及其单位,光度学根底,2,3、辐射出射度Me辐射源单位放射面积发出的辐通量辐射源的辐出度 W/m2,4、辐射照度Ee辐射照射面单位受照面积上接收的辐通量受照面的辐照度。W/m2,光度学根底,3,5、辐射强度,I,e,点辐射源向各方向发出辐射，在某一方向，在元立体角,d,内发出的辐通量为,d,F,e,，则,I,e,为：,光度学根底,W/sr,4,6、辐射亮度Le元面积为dA的辐射面，在和外表法线N成q角方向，在元立体角d 内发出的辐通量为dFe，则辐亮度Le为：,W/srm2,5,二、光学量1、光通量Fv流 明lm标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量。2、光出射度Mv流 明每平方米lm/m2光源单位发光面积发出的光通量光源的光出射度,3、光照度Ev勒 克斯lx1lx1lm/m2 单位受照面积承受的光通量光照面的光照度。,光度学根底,6,4、发光强度Iv坎 德拉 cd点辐射源向各方向发出可见光，在某一方向，在元立体角d内发出的光通量为dFv，则点光源在该方向上的发光强度Iv为：,5、光亮度Lv坎 德拉 每平方米 cd/m2单位受照面积承受的光通量光照面的光照度。,光度学根底,7,三、光学量和辐射量之间的关系,一光谱光效率函数,人眼可见光探测器,输入：辐射量度量的可见光辐射,输出：光学量表示的光感受,人的视觉对不同波长光有不同的灵敏度。,人对不同波长光响应的灵敏度是波长的函数光谱光效率函数,V(l)：明视觉555nm,V(l)：暗视觉507nm,光度学根底,380,500,555,780,V(,),(nm),明亮,黑暗,黄绿,兰青,红,1,人眼的光谱响应特征,V(,l,),V(,l,),8,二光学量和辐射量之间的关系,dl内：明视觉：dFv(l)=KmV(l)Fe(l)dl,暗视觉：dFv(l)=KmV(l)Fe(l)dl,整个可见范围内：明视觉：,暗视觉：,光度学根底,9,一、点光源在与之距离为r处的外表上形成的照度,5-2 光传播过程中光学量的变化规律,d,q,d,A,cos,q,d,A,r,S,点光源在被照外表上形成的照度与被照面到光源距离的平方成反比照度平方反比定律。,光度学根底,结论,10,二、面光源在与之距离为r处的外表上形成的照度,光度学根底,q,1,q,2,dA,dA,s,r,N,2,N,1,11,三、单一介质元光管内光亮度的传递,光度学根底,q,1,q,2,dA,2,dA,1,r,d,W,2,d,W,1,N,1,N,2,光在元光管内传播，光束亮度不变,结论,12,光度学根底,四、光束经界面反射和折射后的亮度,反射,折射,透亮介质的界面反射比r很小，所以反射光束的亮度很低。,对反射光束：,结论,13,光度学根底,对折射光束：,nsini=nsini,两边微分,14,五、余弦辐射体,光度学根底,q,I,N,I,q,d,A,q,I,N,I,q,d,A,漫反射光,入射光,漫反射面(硫酸钡),q,I,N,I,q,d,A,入射光,漫透射光,乳白玻璃,余弦辐射体在各方向的光亮度一样。,1、自发光面：确定黑体平面灯丝钨灯,2、投射或反射体：漫投射体、漫反射体,15,53成像系统像面的光照度,光度学根底,一、轴上像点的光照度,成像光学系统,16,光度学根底,二、轴外像点的光照度,D,M,A,像面,出瞳,l,0,w,U,w,当,U,M,较小时：,轴外像点的光照度随视场角,w,增大而降低。,说明,w,0,10,0,20,0,30,0,40,0,50,0,60,0,E,M,/E,0,1,0.941,0.780,0.563,0.344,0.171,0.063,17,光度学根底,三、光通过光学系统时的能量损失,1、透射界面的反射损失,此时，反射光能损失和界面两边介质的折射率有关。两边折射率相差越大，反射损失越大。,n=1.5,r=0.04 n=1.6,r=0.05双胶合：r=0,此外，反射光除造成光能损失，还在像面上形成杂散光背景，降低像的比照度。,当光垂直入射或入射角很小时，,反射比：,18,光度学根底,2、光学材料对光能的吸取造成的损失,3、反射界面的透射和吸取造成的损失,镀银反射面：,r,0.95,镀铝反射面：,r,0.85,棱镜全反射面,：,r,1,19,