光輻射測(cè)量原理與技術(shù)-測(cè)量術(shù)語(yǔ) 基本量和單位

1、I第一章、測(cè)量術(shù)語(yǔ)、基本量和單位1-1輻射度學(xué)中的量和單位輻射能：Qe(Radiantenergy)1、定義：以輻射的形式發(fā)射、傳播或接受的能量2、單位：焦耳(J)輻射通量：e(Radiantflux)1、又稱:輻射功率Pe(Radiantpower2、定義:以輻射的形式發(fā)射、傳播或接受的功率3、定義式：do：oOer均勻輻射Oe-14、單位:瓦特(W)或焦耳/秒(J/S)1W=1J/S輻射強(qiáng)度：Ie(Radiantintensity)1、立體角：(Q)定義：設(shè)在圓球表面切出一個(gè)小圓的面積S與圓球半徑r平方之比定義式：Q=S/r2單位:球面度(Sr)整個(gè)球面度為：Q=S/r2=4刀半個(gè)球面度為

2、：Q=S/r2=2刀2、輻射強(qiáng)度：、定義:在給定方向上的立體角元內(nèi)，離開點(diǎn)輻射源(或輻射面元)的輻射通量除以該立do體角、定義式:均勻輻射、單位:瓦/球面度(W/Sr)、均勻點(diǎn)輻射源(各向同性)Ie不隨方向變而變，故整個(gè)球面的輻射通量為：e=IeQ=4刀Ie輻射出射度:Me(Radiantexitance)定義:輻射體單位元表面所輻射的通量:M_d02定義式：Me-茁均勻輻射.單位:w/m2輻射照度：Ee(Irradiance).定義:被輻射的單位元表面里入射或獲得的輻射通量定義式：Ee.單位:w/m2均勻輻射do輻射出射度與輻射照度的區(qū)別:輻射出射度與輻射照度的表達(dá)式和單位完全相同.區(qū)別在于

3、:Me描寫面輻射源向外發(fā)射的輻射特性(a)Ee描寫輻射接受面所接受的輻射特性(b)(a)(b)輻射亮度:Le(Radiance)定義:沿r方向的輻射強(qiáng)度Ie與面元dA（在垂直于r方向平面正投影面積dA）的比值稱為dA沿r方向的輻射亮度定義式dIedA-cos0dIdeedSdA-cos0-dQ單位:w/(m2Sr)光譜密集度：1定義：包含該波長(zhǎng)的無窮小波長(zhǎng)間隔內(nèi)的輻射通量與相應(yīng)波長(zhǎng)間隔之商稱為光譜密集度2公式dXTOC o 1-5 h zXe（L）.e九d九注:Xe入代表任何一個(gè)輻射量eg:光譜輻射通量為：-烏4e九d九指的是單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)向外輻射通量的多少1-2人眼視覺眼睛的特性：錐體細(xì)胞的

4、感光靈敏度低，在3cd/m2的亮度條件下作用，能分辨物體的顏色和細(xì)節(jié)稱之為錐體視覺又稱明視覺（PhotopicVision）桿體細(xì)胞只能在黑暗的環(huán)境下（L=102cd/m2以下）作用，稱之為暗視覺（ScotopicVision）介于這兩視覺之間的視覺稱之為中間視覺（正常人眼睛對(duì)黃綠光最靈敏，對(duì)紅光和紫光最不靈敏）光譜光視函數(shù)曲線:光譜光視效率V（入）：設(shè)引起相同視覺的波長(zhǎng)和波長(zhǎng)為555nm的輻射通量分別為入和555則視覺函為：V（入）=555/入是個(gè)無量綱的物理量.物理意義:V（入）反映人眼對(duì)各種不同波長(zhǎng)光的視覺靈度.將555nm所對(duì)應(yīng)的黃綠光波長(zhǎng)的光譜光視效率值定為1,為最大值；紅光和紫光的

5、光譜光視效率值最?。患t外和紫外光的光譜光視效率值為0.由圖看出：明視覺條件下V（入）所對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)為555nm,暗視覺條件下V（入）所對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)為507nm.1O8066冉Q50755Snmnm400500600700光度量與輻射量的關(guān)系:X二KJ780XVd九m380e（九）（九）X二KJ780XVd九m380e（九）（九）Km：最大光譜光效能（單位：lm/w）即發(fā)光效率的極限值研究表明：明視覺條件:暗視覺條件wavelengthnm明視覺條件：Km=683lm/w暗視覺條件：Km=1700lm/w故光通量與輻射通量的關(guān)系：二683J780Vd九V380e（九）（九）二1700J780

6、Vd九V380（九）1-3光度學(xué)中的量及單位光度學(xué)中以光強(qiáng)的單位“坎德拉”作為基本單位，其他光度量的單位作為導(dǎo)出單位光通量v(luminousflux)定義：光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量公式：v=dQv/dt單位：lm(流明)光強(qiáng)Iv(luminousIntensity)坎德拉(cd)的最新規(guī)定：即一個(gè)燭光是光源發(fā)出頻率為540X1012Hz的單色輻射，在給定方向上的輻射強(qiáng)度為l/683w/Sr時(shí)，其光強(qiáng)為1坎(cd)光強(qiáng)定義:光源在指定方向上通過單位立體角的光通量3光強(qiáng)公式：I=dO/dQ發(fā)光均勻分布：I=O/Q單位:cd(坎德拉)光出射度Mv(Lminousexitance)定義：面光源單位

7、元表面所發(fā)射的光通量公式：Mv=dv/dA發(fā)光均勻：Mv=v/A單位：lm/m2(流明/平方米)光照度Ev(illuminance)定義：被照物體表面，單位元表面里入射或獲得的光通量公式：Ev=dOv/dA光通量分布均勻：E=O/A單位:lx(勒克斯)光亮度Lv（luminance）定義:面光源在給定方向上，單位正投影面積的發(fā)光強(qiáng)度2.公式:dIddIL=dA-cos0dSdA-cos0-dQ光通量分布均勻：L=_丫_EA-cos0SA-cos0-QQ單位:Sb（熙提）或nt（尼特）或cd/m2（坎德拉/平方米）光效n定義:面光源發(fā)出的總光通量與它所消耗的電功率之比稱為光源的發(fā)光效率公式：n/

8、P電單位:lm/w對(duì)于白熾燈:直流供電氣體放電燈：P電=U燈I燈交流供電氣體放電燈：P電=U燈I燈cos常見幾種燈的發(fā)光效率：白熾燈：8T7lm/w金屬鹵化物燈：45-60lm/w日光燈：30-60lm/w高壓鈉燈：100T50lm/w低壓鈉燈：180-200lm/w1-4光源的顏色與色溫光源的顏色：（色表和顯色性）光源的色表:光源發(fā)光時(shí)，人眼直接看光源時(shí)光源所呈現(xiàn)的顏色光源的顯色性:某光源與標(biāo)準(zhǔn)光源分別照射同一物體時(shí),人眼所產(chǎn)生的顏色類別用顯色指數(shù)來定量描述幾種燈的顏色特性：1高壓汞燈:色表f,顯色性/白熾燈:色表（，顯色性f鈉燈:色表和顯色性（故被照物體顏色會(huì)失真討論:為何高壓汞燈和鈉燈照

9、射物體會(huì)失真？了解鈉燈和高壓汞燈的輻射光譜線了解鈉燈和高壓汞燈的色表和顯色性顏色的決定因數(shù)結(jié)論：自身發(fā)光的物體顏色由光譜功率分布決定。本身不發(fā)光的物體顏色取決于光譜功率分布和物體的發(fā)射特性或透射特性色溫與相關(guān)色溫:.色溫:Tc（colourtemperature）待測(cè)輻射源在溫度T時(shí)所呈現(xiàn)的顏色與某一溫度Tc時(shí)的黑體顏色相同（色品相同）則稱Tc為該輻射體光源的顏色與色溫的色溫度。簡(jiǎn)稱色溫Tc（單位：K）.相關(guān)色溫：在均勻色品圖中黑體軌跡上與待測(cè)輻射體色品最接近的色溫度稱之為相關(guān)色溫用T表示（單位：K）1-5光輻射測(cè)量中的定律與定則朗伯定律或理想漫射面的余弦定則:1.朗伯定律在。方向上：Lo=d

10、A在法線方向上：L=9dA-cos0如果發(fā)光面或漫射面的亮度不隨方向改變，則有:L=L=e=oI二I-cos000dA-cos0dA00遵從朗伯定律的光源稱為朗伯光源只有絕對(duì)黑體才是朗伯光源朗伯光源的特性單位面積上的光出度為其亮度的刀倍：L=M/刀或皿=刀=卩已當(dāng)二個(gè)元表面dA1.dA2亮度相等時(shí),一元表面發(fā)射到另一元表面的光通量等于它自身獲得的光通量即d=d=cos0cos0dAdA（傳播定律）1221l21212距離平方反比定律1.在r丄dA方向上的光強(qiáng)為I=d/dQ面積為dA的照度已為：e=毀=丄Q而dQ=dA/12故dAdAE=I/l2垂直于光線傳播方向被照表面的照度與光強(qiáng)成正比，而與光源到被照表面的距離平方成反比即為距離平方反比定律2當(dāng)被照表面dA與光源的距離ri變到r2時(shí)，則相應(yīng)的照度由EE2有下列關(guān)系:E1/E2=r12/r22可知距離變化一倍，照度變化四倍A注意:滿足此定律前提：點(diǎn)光源（L三10R）在介質(zhì)中光不被吸收在給定的立體角內(nèi)，光通量分布相同實(shí)際:光源尺寸取得足夠小（距離加大）在空氣中，可忽略光吸收立體角足夠小例題：一理想漫射面的面積為2cm2,其亮度為25cd/cm2求：垂直方向上的光強(qiáng)度在與垂直方向成60傾斜角方向上的光強(qiáng)如果光線垂直射至50cm遠(yuǎn)處半徑