光電測(cè)量光學(xué)基礎(chǔ)

1、關(guān)于光電測(cè)量的光學(xué)基礎(chǔ)第1頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四知識(shí)要點(diǎn) 光譜光視效能 光度的基本物理量 光度學(xué)基本定律 光輻射在空氣中的傳播 第2章 光電測(cè)量的光學(xué)基礎(chǔ) 常用的光學(xué)系統(tǒng) 2第2頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四光譜 - 光波頻段的電磁波譜 紫外 可見光 紅外可見光譜 X射線（X光）：10100nm一、 物理光學(xué)基礎(chǔ)3第3頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四波動(dòng)性粒子性- 干涉、衍射、偏振- 光電效應(yīng)（物質(zhì)相互作用）光由光子組成，每個(gè)光子能量?jī)H與光的頻率有關(guān)： 2. 光的波粒二象性：電磁波方式傳播的粒子普朗克常數(shù)4第4

2、頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四二、 光度的基本物理量1）光通量（v）- 光功率（與輻射通量e對(duì)應(yīng)）單位：流明（lm）瓦（W）光通量與輻射通量之間的關(guān)系：Km- 光功當(dāng)量（人眼在明視條件下，波長(zhǎng)555nm時(shí)，光輻射產(chǎn)生的光感覺效能）=683lm/W（理論計(jì)算值）視見函數(shù)是光源發(fā)光強(qiáng)度和光線在物體表面的照度以及物體表面呈現(xiàn)的亮度的總稱5第5頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四2) 光量（光譜光能Qv）- 光的能量（與輻射能Qe相對(duì)應(yīng)）單位：流明秒（lms）- 光通量對(duì)時(shí)間的積分焦耳（J）二、 光度的基本物理量6第6頁，共60頁，2022年，5月20日，

3、9點(diǎn)38分，星期四 - 點(diǎn)輻射源在給定方向的單位立體角內(nèi)輻射的光通量3）光強(qiáng)度（Iv）1坎德拉相當(dāng)于均勻點(diǎn)光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出1流明的光通量。單位： 坎德拉（lmsr-1 = candla = cd）二、 光度的基本物理量7第7頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四光通量與發(fā)光強(qiáng)度之間的關(guān)系： -發(fā)光強(qiáng)度為Iv的光源在一定立體角內(nèi)的輻射通量。所有方向上的發(fā)光強(qiáng)度相同時(shí)：立體角內(nèi)的光通量：所有方向的光通量：二、 光度的基本物理量8第8頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四4）光亮度（Lv）- 光強(qiáng)度dIv與面元dS在垂直于發(fā)光強(qiáng)度方向平面上的投影面積之比光源

4、上某點(diǎn)處的面元dS在給定方向的光強(qiáng)度單位：cdm-2 或者 lm/srm2 二、 光度的基本物理量9第9頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四5）出射度（Mv）- 單位面積光源所輻射的光通量單位：lmm-26）照度（Ev）- 投射到單位面積上的光通量單位：勒克斯（lx=lmm-2）- 接受光的面元上單位面積被輻射的光通量7）曝光量（Hv）- 照度對(duì)時(shí)間的積分單位：lxs二、 光度的基本物理量10第10頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四三、光度學(xué)基本定律1、余弦定律（布給定律）任意表面上的照度隨該表面法線與輻射能傳播方向之間的夾角余弦變化。11第11頁，共

5、60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四三、光度學(xué)基本定律被光照的表面是理想漫反射表面（朗伯輻射表面）朗伯余弦定律1、余弦定律（布給定律）12第12頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四三、光度學(xué)基本定律2、亮度守恒定律1）光束在同一種介質(zhì)中傳輸13第13頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四三、光度學(xué)基本定律2、亮度守恒定律1）光束在同一種介質(zhì)中傳輸L1=dI1/(dA1cos1)= d2/(dA1cos1d1) L2= d2/(dA2cos2d2) d1=dA2 cos2/r2 d2=dA1 cos1/r2 L1=L2 14第14頁，共60頁，

6、2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四三、光度學(xué)基本定律2、亮度守恒定律2）光從一種介質(zhì)傳輸?shù)搅硪环N介質(zhì)考慮折射定律：nsin1=nsin2 L1/n2= L2/n2 基本幅亮度守恒15第15頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四三、光度學(xué)基本定律2、亮度守恒定律3）光傳輸過程中有光學(xué)系統(tǒng)L2=(n2/n1)2 L1光學(xué)系統(tǒng)的透射比D L0L54第54頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四2）攝影物鏡廣角物鏡五、光電測(cè)試技術(shù)中常用的光學(xué)系統(tǒng)3、攝影光學(xué)系統(tǒng)fD L0L55第55頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四2）攝影物鏡變焦物鏡五

7、、光電測(cè)試技術(shù)中常用的光學(xué)系統(tǒng)3、攝影光學(xué)系統(tǒng)通過軸向移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)子光組從而改變光學(xué)間隔來改變焦距f=f1f2/56第56頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四五、光電測(cè)試技術(shù)中常用的光學(xué)系統(tǒng)4、投影光學(xué)系統(tǒng)1)光路原理通過透射光或反射光照明被測(cè)物體，以一定倍率的物鏡將物成像到影屏上57第57頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四五、光電測(cè)試技術(shù)中常用的光學(xué)系統(tǒng)4、投影光學(xué)系統(tǒng)1)投影系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)（1）垂軸放大率零件的允許測(cè)量誤差標(biāo)準(zhǔn)輪廓的繪制精度物象共軛距58第58頁，共60頁，2022年，5月20日，9點(diǎn)38分，星期四五、光電測(cè)試技術(shù)中常用的光學(xué)系統(tǒng)4、投影光學(xué)系統(tǒng)1)投影系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)（2）視場(chǎng)一般用線視場(chǎng)表示，決定被測(cè)零件的尺寸范圍。視場(chǎng)光闌是影屏框，其有效直徑除以物鏡放