第6章 光照度的計(jì)算

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1、光照度的計(jì)算一、被直接照明的物面光照度二、光學(xué)系統(tǒng)中像平面的光照度一、被直接照明的物面光照度微小面積ds上所獲得的光通量為dΦ=I?dΩ由立體角定義得dΩ=cosi?ds/r2于是有dΦ=I?cosi?ds/r2ONO'dsirdΩ光照度的余弦定律將上述結(jié)果代入（6-11）式，即得E=dΦ/ds=I*cosi/r2光照度的距離平方反比定律：微面積的光照度與點(diǎn)光源的發(fā)光強(qiáng)度成正比，與微面積的法線與照明光束軸線的夾角i余弦成正比，且與光源到該面積的距離平方成反比。光照度的計(jì)算E=I*cosi/r2ONO

2、'dsir光照度的余弦定律垂直照明時(shí)，稱為照度的距離平方反比定律：E=I/r2注意：這里距離r的單位為米。光照度的比較測量I1*cosi/r12I2*cosi/r22I1/r12=I2/r22二、光學(xué)系統(tǒng)中像平面的光照度設(shè)物體為余弦輻射體，物和像面光亮度分別為L、L?入瞳出瞳光學(xué)系統(tǒng)中像平面的光照度通過對入瞳面積分的方法，可求得像面中心微面積在孔徑角為U?的立體角范圍內(nèi)所接受的光通量為??=?L?ds?sin2U?于是，像面中心微小面積上的光照度為Eo?=??/ds?=?L?sin2U?光學(xué)系統(tǒng)中像

3、平面的光照度光學(xué)系統(tǒng)處于同一介質(zhì)中時(shí)，物、像面的光亮度傳遞關(guān)系有L?=kL于是，像面中心微小面積上的光照度為Eo?=?kLsin2U?此式表明，當(dāng)物面亮度一定時(shí)，像面光照度與孔徑角的正弦平方成正比。像面光照度與視場的關(guān)系-lω′A′U′Aω′D′-?Uω′Eω′Eο′-lο′像面光照度與視場的關(guān)系軸外像點(diǎn)A??的光照度：E??=?kLsin2U??當(dāng)U??不大時(shí)，有cos???D?/2D?/2sinU???tgU??==cos2??lo?/cos??lo?=tgU??cos2???sinU??cos

4、2??像面光照度與視場的關(guān)系E??=?kLsin2U??cos4??=Eo?cos4??此式表明，軸外像點(diǎn)的光照度隨視場角增加按cos4??的規(guī)律迅速降低。??0?10?20?30?40?50?E??/Eo?10.9410.7800.5630.3440.171光學(xué)系統(tǒng)中的光能損失計(jì)算一、透射面的反射損失二、鍍金屬層反射面的吸收損失三、光學(xué)材料的吸收損失一、透射面的光能損失由物理光學(xué)可知，當(dāng)光線垂直或接近垂直入射兩介質(zhì)的拋光界面時(shí)，其反射率為(n?–n)2ρ=(n?+n)2此式表明，界面兩邊介質(zhì)的折射

5、率差越大，反射率ρ也越大。光學(xué)玻璃表面的反射光能損失例：折射率為1.5的玻璃與空氣交接面上的反射損失達(dá)到了4%。100%4%92%nn?透射面的反射損失對于一個已知反射率的透射面，其透過率為?1=(1–ρ)若光學(xué)系統(tǒng)有K1個透射面，且只考慮反射損失，則其總透過率為?1=(1–ρ)K1100500directflow=92(100-4-4)r=4%r=4%reflex=20(500X4%)透射面反射損失產(chǎn)生的不利影響增透膜--減少透射面的反射損失對于透鏡中的雙膠合面，其影響很小。為了減少反射損失和不利

6、影響，通常在與空氣接觸的各光學(xué)表面鍍增透膜。鍍膜后，每面ρ值可降至0.02?0.01以下。二、鍍金屬層反射面的吸收損失設(shè)每一反射面的反射率為ρ2，由于此時(shí)的透過率等于反射率，則光束通過有K2個鍍金屬反射面的光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，其透過率為?2=ρ2K2這里，ρ2值隨不同的金屬鍍層而異。三、光學(xué)材料的吸收損失光學(xué)材料：透明程度，且內(nèi)部有雜質(zhì)、氣泡、渾濁等。1cm厚的玻璃：最大吸收0.03，最小吸收0.001光學(xué)材料的吸收損失光學(xué)材料的吸收率?，則光學(xué)材料的透明率為?3=(1–?)于是，光束通過Σd厘米的材料時(shí)，

7、其透明率為?3=(1–?)Σd光能損失總計(jì)算：1、透射面的反射損失：?1=(1–ρ)K12、鍍金屬層反射面的吸收損失：?2=ρ2K23、光學(xué)材料的吸收損失：?3=(1–?)Σd因此，總透過率為?=?1?2?3=(1–ρ)K1ρ2K2(1–?)Σd光度學(xué)與視覺1、光照度與視力2、光亮度與視力眩光眩光是指由于視野中的光源的高密度分布和高密度范圍不適宜，或存在極端的高密度對比，以至引起不舒適感覺或降低了對目標(biāo)和細(xì)節(jié)的分辨能力的視覺現(xiàn)象。眩光現(xiàn)象是影響視覺質(zhì)量的最重要因素之一。眩光光源直接眩光光源：太陽　夜

8、間對方來車車燈間接眩光光源：光亮的墻面、水面、鏡面等物面上反射的光1、不適性眩光由于視野中不同區(qū)域中亮度相差太大或過亮的照明所致，會導(dǎo)致視覺不適，引起心理上不舒適的感覺，如頭痛、眼部疲勞、燒灼感、流淚等，但不一定影響視力和視功能。如：　強(qiáng)陽光下或在很亮的光源直射的視野中看書正午從室內(nèi)走到室外夜間對方來車的強(qiáng)燈光照射2、失能性眩光不一定引起不舒適的感覺，但導(dǎo)致視力或視功能下降的眩光，又稱幕罩樣眩光。這種視功能的下降是由于眩光光源經(jīng)過眼外不均勻介質(zhì)或角膜、晶狀體等眼內(nèi)組織