輻射度量與光度量

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1、《光電子技術》PhotoelectronicTechnique輻射度量與光度量主講：周自剛助教：范宗學輻射度量光度量兩者關系1231.2輻射度量和光度量44輻射度學與光度學輻射度學(Radiometry)：研究各種電磁輻射強弱的學科的一門科學光度學(Photometry)：研究可見光輻射強弱的學科—輻射度學的一部分光度學的研究基于兩個基本假設：①光：沿光線方向進行的能量流，遵守能量守恒定律，即光束在單位時間內(nèi)通過任一截面的能量為常數(shù)②光源：既可以是一個實際的發(fā)光體，也可以是光源自身的像或者是一個自身并不發(fā)光，但被另一光源照明的

2、物體表面43輻射度單位體系:輻通量（又稱為輻射功率）或者輻射能是基本量，是只與輻射客體有關的量。其基本單位是瓦特（W）或者焦耳（J）。輻射度學適用于整個電磁波段。（是客觀物理量體系）符號角標“e”表示輻射度物理量，角標“v”表示光度物理量。輻射度單位和光度單位兩套不同的體系光度單位體系:是一套反映視覺亮暗特性的光輻射計量單位，被選作基本量的不是光通量而是發(fā)光強度，其基本單位是坎德拉。光度學只適用于可見光波段。（是主觀生理反映量體系）42§1輻射度量①輻射能②輻射通量③輻射出射度④輻射強度⑤輻射亮度⑥輻射照度⑦光譜輻射度量41是

3、以輻射形式發(fā)射或傳輸?shù)碾姶挪ǎㄖ饕缸贤?、可見光和紅外輻射）能量。當輻射能被其它物質吸收時，可以轉變?yōu)槠渌问降哪芰?，如熱能、電能等①輻射?0單位：焦耳J光源在單位體積內(nèi)的輻射能稱為光源的輻射能密度wewe=dQe/dV當輻射能被其它物質吸收時，可以轉變?yōu)槠渌问降哪芰?，如熱能、電能等?e表示，又稱為輻射功率，是輻射能的時間變化率是單位時間內(nèi)發(fā)射、傳播或接收的輻射能②輻射通量39單位：瓦特（W）或焦耳每秒（J/s）就是輻射體在單位面積內(nèi)所輻射的通量，是反映物體輻射能力的物理量——輻射出射度（Me）面光源A向半球面空間發(fā)射的

4、總輻射通量③輻射出射度38單位：瓦特每平方米（W/m2）是針對點輻射源而言定義的在單位時間內(nèi)、給定方向上、單位立體角內(nèi)所輻射出的能量點光源在有限立體角Ω內(nèi)發(fā)射的輻通量Sd?d?e④輻射強度單位：瓦特·球面度-1（W·sr-1）37由輻射表面定向發(fā)射的輻射強度與該面元在垂直于該方向的平面上的正投影面積的比值S?d?dSd?⑤輻射亮度單位：瓦特/球面度·米2（W/sr·m2）36輻射體的輻射強度在空間方向上的分布滿足余弦輻射體的輻射亮度是均勻的，與方向角?無關。余弦輻射體或朗伯體余弦輻射體的輻射亮度⑤輻射亮度余弦輻射體的輻射出射度

5、35投影在單位面積上的輻射通量，或照射在面元dA上的輻射通量與該面元的面積之比。注意：輻照度是指從物體表面接收輻射通量輻出度是指從面光源表面發(fā)射輻射通量⑥輻射照度單位：瓦特每平方米（W/m2）34⑦光譜輻射度量也叫輻射量的光譜密度，是輻射量波長的變化率。單位波長間隔內(nèi)對應的輻射度量——光譜輻射度量33(1)光譜輻射通量Φλ:光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射通量，也稱為光譜密度或單色輻射通量Φλ=?Φe/?λ⑦光譜輻射度量32在波長λ處的光譜輻射通量為Φλ（λ）=dΦe(λ)/dλ在整個光譜內(nèi)，總的輻射通量為ΦeΦλ(λ)⑦

6、光譜輻射度量31(2)光譜輻射出射度Mλ:光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射出射度（單位面積）Mλ（λ）=dMe(λ)/dλMeMλ(λ)(3)光譜輻射強度Iλ:光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射強度（單位立體角）Iλ（λ）=dIe(λ)/dλIeIλ(λ)⑦光譜輻射度量30(4)光譜輻射亮度Lλ:光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射亮度（垂直于該方向的平面上的正投影面積）Lλ（λ）=dLe(λ)/dλLeLλ(λ)(5)光譜輻射照度Eλ:光源發(fā)出的光在每單位波長間隔內(nèi)的輻射強度（接受面）Eλ（λ）=dEe(λ)/dλEe

7、Eλ(λ)29由于大部分光源是作為照明用的，而且照明的效果最終是以人眼來評定的，因此，照明光源的光學特性必須用于基于人眼視覺的光學參數(shù)量——光度量來描述光度量是人眼對相應輻射度量的視覺強度值。能量相同而波長不同的光，對人眼引起的視覺強度是不同的?！?光度量①視見函數(shù)②光通量③發(fā)光強度⑤光照度28④光出射度⑥光亮度①視見函數(shù)27人眼對各種波長的光的感覺靈敏度是不一樣的一般而言，對綠光最靈敏，而對紅光較差國際照明委員會（CIE）根據(jù)對許多人的大量觀察結果，用平均值的方法，確定了人眼對各種波長的光的平均相對靈敏度，——標準廣度觀察者

8、的光譜光視效率（簡稱視件函數(shù)V（λ)）V(λ)≤1表標準適光性視見函數(shù)值輻射顏色λ/nmV輻射顏色λ/nmV輻射顏色λ/nmV紫4000.0004綠5300.8620橙6500.1070紫4100.0012綠5400.9540紅6600.0610紫4300.0116黃5551