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第二章 光辐射的光度学基础,1,2,可见光区波长分布,3,一、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：e 定义：以辐射的形式发射、传播或接收的能量。 单位：焦耳（）,1、辐射能与光能：,光能：V 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（lms）,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）：e 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()或焦耳/秒(J/S）, =1 J/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：v,公式：v=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,面光源单位元表面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=dV/d 发光均匀：Mv=v/ 单位：lm/m2（流明/平方米） 勒克司lx,面积为A的有限辐射体，表面某点面元处dA向半球空间内发射的辐射通量de,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,则该立体角为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,单位:瓦/球面度（W/Sr）,（2）辐射强度：,定义:在给定方向上的立体角元内辐射的辐射通量,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,定义:点光源在给定方向上的立体角元内发射的光通量,单位:坎德拉(cd), 1cd=1 lm/Sr,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e：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/(m2Sr),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V：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: 被辐射的单位元表面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: 被照物体单位元表面入射或获得的光通量的多少,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:将照射到物体表面某一面元的辐照度Ee在时间t内的积分,单位: J/m2,定义式:,均匀辐射:,嚗光量HV:将照射到物体表面某一面元的照度EV在时间t内的积分,定义式:,均匀辐射:,单位: lxs,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=10-2 cd/m2以下)作用，称之为暗视觉。 507 nm 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cd/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。 555 nm,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(),将555nm所对应的黄绿光波长的光谱光视效率值定为，所以V()1,1、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,B的波长为555nm，则人眼对A的视觉强度与人眼对B的视觉强度之比为波长的A辐射体对人眼的视见函数。 V()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：,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=683 lm/w 暗视觉条件：Km=1725 lm/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,任意表面上照度随该表面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 光度学基本定律,21,如果发光面或漫射面的亮度不随方向而改变，则有:,在方向上：,2、光强余弦定律,朗伯表面在某方向辐射光强随该方向和表面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 光度学基本定律,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 光度学基本定律,23,光束在同一种介质中传播时，若传输过程中无能量损失，则光能在传输的任意表面亮度相等。,能源与动力工程学院,能源与动力工程学院,2.3 光度学基本定律,24,面积为dA的照度E为:,在垂直 dA 方向上的光强为:,三、照度与距离平方反比定律:,垂直于光线传播方向的被照元表面的照度与光强成 正比，而与光源到被照元表面的距离平方成反比,能源与动力工程学院,能源与动力工程学院,2.3 光度学基本定律,25,
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