第1章光和光的傳播2

光是電磁輻射，是電磁波的一種，可見光只占一小部分?！?光度學(xué)基本概念輻射通量客觀量，只與輻射客體有關(guān)。輻射度量學(xué)的基本量，適合整個(gè)電磁波段。⑴定義：文字表述…；單位：瓦（W）；符號(hào)ψ=ψ

(λ)⑵

附近內(nèi)：⑶一、輻射通量和光通量

光源表面☆光度學(xué)：只適用于可見光波段。☆輻射度量學(xué)：適用于整個(gè)電磁波段。/nm

輻射能量對(duì)波長(zhǎng)的分布函數(shù)輻射通量譜密度

2.光譜響應(yīng)曲線（光電儀器）客觀輻射通量引起光電儀器（不同器件）響應(yīng)不同。光譜響應(yīng)Rλ的定義:檢測(cè)器件的輸出信號(hào)的大小與某個(gè)波長(zhǎng)λ的入射光功率之比不同光電器件的響應(yīng)靈敏度3.視見函數(shù)⑵視見函數(shù)的表式⑴含義：客觀輻射通量引起人眼主觀視覺強(qiáng)度的物理量。/?

視見函數(shù)曲線

錐狀和桿狀兩種視覺細(xì)胞的視見函數(shù)是不同的。分別是明視見函數(shù)V(λ)和暗視覺函數(shù)V’(λ)曲線。目前的光通量由V(λ)計(jì)算得到的。暗視覺函數(shù)的極大值向短波方向移。夜晚時(shí)，人感到周圍有藍(lán)綠的色彩。明視覺，中間視覺和暗視覺說(shuō)明1瓦特555nm的(客觀)輻射通量相當(dāng)于683流明的光通量。(1)定義：輻射通量與視見函數(shù)的乘積；單位：流明；符號(hào):lm

；(2)數(shù)學(xué)表式最大光譜光視效能(最大光功當(dāng)量)Km的物理意義：/nm輻射能量對(duì)波長(zhǎng)的分布函數(shù)(3)光譜光視效能——光功當(dāng)量4.光通量Φ

（可見光輻射功率，光度學(xué)基本單位）

人的眼睛對(duì)555nm的黃綠光最敏感，其它顏色的光線的敏感度低于555nm的值?！镉肐表示，單位是坎德拉（cd

），簡(jiǎn)稱“坎”

（1）含義：光源在一定方向范圍內(nèi)發(fā)出光通量的空間分布（2）量度方法：點(diǎn)光源在單位立體角中發(fā)出的光通量的數(shù)值★數(shù)學(xué)表式I應(yīng)當(dāng)是可以測(cè)量1.發(fā)光強(qiáng)度---發(fā)光強(qiáng)度是SI制7個(gè)基本物理量之一發(fā)光強(qiáng)度物理意義

二、發(fā)光強(qiáng)度與亮度輻射度量學(xué)（電磁波段）稱為輻射強(qiáng)度。一個(gè)電珠,光通量一樣,但裝于手電后效果不同了，還需要發(fā)光強(qiáng)度的概念.一束光射遠(yuǎn)而強(qiáng)的能力稱光強(qiáng)

手電筒發(fā)出的光雖只有100lm，但光束很強(qiáng)，100米外還很亮，日光燈光有2000lm，光束強(qiáng)度卻比不過(guò)手電筒。這種衡量光束射遠(yuǎn)而強(qiáng)的能力稱光強(qiáng)，手電筒光強(qiáng)（cd）比日光燈高。電燈發(fā)光強(qiáng)度的角分布

●點(diǎn)光源（沿某一i

方向）的發(fā)光強(qiáng)度球坐標(biāo)下立體角的求法

（1）1881年,“燭光”，國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)（用蠟燭發(fā)光）（2）1948年，第九屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)規(guī)定“坎德拉”為發(fā)光強(qiáng)度單位（3）我國(guó)1979年，建立鉑凝固點(diǎn)黑體光度基準(zhǔn)，±0.3%

2.光度學(xué)基準(zhǔn)的界定及其演變

——燭光——坎德拉

（4）發(fā)光強(qiáng)度——坎德拉的最新定義（1979年10月，第十屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)）坎德拉是頻率為（真空中波長(zhǎng)555nm）的單色輻射源，在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，在該方向上的輻射強(qiáng)度為1/683瓦特/球面度。（W/sr）——（主、客觀量）1（cd）坎德拉=1/683瓦特/球面度（W/sr）

（555nm）（1）定義發(fā)光面法線方向上單位面積之發(fā)光強(qiáng)度?！锪炼鹊膯挝唬何跆幔╯b）即：流明每平方米球面度3.亮度（發(fā)光體）和出光度（反光體）（2）計(jì)算：r方向上的亮度

眼睛看到電視屏幕感覺亮不亮----稱視覺亮度，單位是亮度cd/m2。輻射度量學(xué)：輻射亮度；光度學(xué)：（光）亮度亮度定義應(yīng)用:兩個(gè)發(fā)光體間的投影面積之比.1.余弦發(fā)光體含義物理意義:各個(gè)面元法線方向的發(fā)光強(qiáng)度相同，但不同方向強(qiáng)度不同。

三、余弦發(fā)光體和定向發(fā)光體●余弦發(fā)光體也稱為朗伯光源（1）球面朗伯光源的亮度

★按照亮度的定義

★朗伯定律★球面朗伯光源dS，其法線方向亮度為2.朗伯光源亮度的計(jì)算★結(jié)論——球面朗伯光源的亮度與方向無(wú)關(guān)！

平面朗伯光源的亮度（2）平面朗伯光源亮度的計(jì)算★法線方向亮度的計(jì)算★任意方向亮度的計(jì)算★按照朗伯定律

★結(jié)論——平面朗伯光源的亮度也與方向無(wú)關(guān)！！

3、定向發(fā)光體激光器的亮度

★激光的準(zhǔn)直度非常好★激光的亮度——HeNe激光器激光亮度是太陽(yáng)表面的1萬(wàn)倍！書桌臺(tái)面受到光照多少----稱照度一盞或多盞燈照明書桌臺(tái)面，如果光照多看書則亮。這個(gè)受到光照多少稱照度lx。教室書桌臺(tái)面照度一般需要大于300lx。照度E（Illuminance）

單位：lx（讀勒克斯） 測(cè)量用手持照度表單位：勒克斯（Lx），舊稱輻透（ph）；1、定義：入射在被照物單位面積上的光通量2、計(jì)算1——點(diǎn)光源的照度輻射度量學(xué)--輻射照度，光度學(xué)--光照度；物面照度，像面照度；光源出射度四、照度被點(diǎn)光源照射物的照度計(jì)算2——面光源的照度（P28）被面光源照射物的照度

面元發(fā)出的光通量例題5的問題

★大盤光源上dS對(duì)被照面元dS’的光通量★大盤光源上環(huán)帶對(duì)被照面元dS’的光通量★大盤光源整個(gè)對(duì)被照面元dS’的光通量

★大盤光源整個(gè)對(duì)在圓盤軸線上的照度為小結(jié)1.對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)（1）微粒說(shuō)：服從經(jīng)典力學(xué)的微粒（2）波動(dòng)說(shuō)：彈性以太波→電磁波（3）波粒二象性：光子及其波函數(shù)2.光強(qiáng)：光的平均能流密度。按光的電磁理論：光強(qiáng)

n－折射率，E0－電場(chǎng)振幅3.幾何光學(xué)三定律（1）直線傳播定律：光在均勻介質(zhì)里沿直線傳播（2）反射定律：反射線在入射面內(nèi)，反射角等于入射角：（3）折射定律：折射線在入射面內(nèi)，折射角與入射角正弦之比等于常數(shù)（相對(duì)折射率）。光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，入射角i1>ic=arcsin(n2/n1)時(shí)發(fā)生全反射。4.惠更斯原理波面上的每一面元可認(rèn)為是次波源，這些次波面的包絡(luò)面是下一時(shí)刻的波面。u2折射波傳播方向u1··FDru2t入射波A··E·Ci法線媒質(zhì)1、折射率n1媒質(zhì)2、折射率n2B5.費(fèi)馬原理QP兩點(diǎn)間光線的實(shí)際路徑，是光程（QP）為平穩(wěn)（極小、極大或恒定）的路徑。（光程——折射率×幾何路程）6.棱鏡最小偏向角δmin:

光通量：能被人的視覺系統(tǒng)感受到的那部份光輻射功率的大小，單位是lm(流明).

理解： 1.它是指在單位時(shí)間里通過(guò)一個(gè)面積的能量流.2.它是人的視覺系統(tǒng)所感受到的那一部份光，即可見光單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)光的實(shí)際功率 Km：是一個(gè)轉(zhuǎn)換常數(shù)，即光功當(dāng)量，數(shù)值=683lm/W，即表示在人眼視覺系統(tǒng)最敏感的波長(zhǎng)（555nm）上，每瓦光功率相應(yīng)的流明數(shù)。7.光度學(xué)基本概念:光強(qiáng)：描述在某一個(gè)方向上發(fā)出光通量的能力，定義在指定方向上的一個(gè)很小的立體角元內(nèi)所包含的光通量值，除以這個(gè)立體角元，所得的商就定義為光源在此方向上的發(fā)光強(qiáng)度，公式為：

式中：I為發(fā)光強(qiáng)度，d?為立體角元