辐射度学与光度学的基础知识.ppt

第 2 讲 辐射度学与光度学的基础知识 l光的概念 l辐射度学的基本辐射量 l光谱辐射量 l光度学的基本辐射量 l表征物体材料性质的辐射量 l几个基本定律 l例题 l作业题 光的概念 l电磁波谱 高频区：宇宙射线、 射线、x 射线 长波区：长电振荡、无线电波、微波 光谱区：紫外线、可见光、红外线 l【广义】“光”是指光辐射，波长：0.011000 m l【狭义】“光”仅指可见光，波长：0.380.78 m l波粒二象性 波动性：= c （=） 粒子性： E = h P = h/ c = h / 辐射度学与光度学的概念 l辐射度学 研究电磁波辐射能量的测试和计量的一门科学 l辐射度量 用能量单位定量描述电磁波辐射的客观物理量 l光度学 研究可见光能量的测试和计量的一门科学 l光度量 人眼接收的光辐射所引起的视觉刺激大小的度 量 辐射度学与光度学的异同点 l相同点 辐射度量和光度量都是用来定量描述辐射能量 大小的，两者在研究方法和概念上基本相同， 它们的基本物理量也是一一对应的。 l不同点 辐射度量：适用于所有电磁波辐射波段，客观 量 光度量：仅适用于可见光波段，客观量主观 量 辐射度学的基本辐射量（1） l辐射能 Qe 以辐射的形式发射、传输或接收的能量，单 位为 J（焦耳） 当辐射能被其它物质吸收时，可以转变为其 它形式的能量，如热能、电能等。 l辐射通量e（辐射功率 Pe ） 单位时间内发射、传输或接收的辐射能，单 位为W（瓦），1W = 1J/s（焦耳每秒） e = dQe /dt 辐射度学的基本辐射量（2） l辐射出射度（辐出度）Me 辐射源单位面积向半球空间（2立体角） 发射的辐射通量，单位为W/m2（瓦每平方米） l辐照度 Ee 接收面单位面积上接收的辐射通量，单位为 W/m2 辐射度学的基本辐射量（3） l辐射强度 Ie 点源向空间某一方向、单位立体角内 发射的辐射通量，单位为W/sr（瓦每球面 度） l各向同性点辐射源 在有限立体角内 ： 在全球空间： l各向异性点辐射源 在全球空间： 辐射度学的基本辐射量（4） l辐射亮度 Le 辐射源单位表观面积向单位立体角内发射 的辐射通量，单位为W/srm2（瓦每球面度平方 米） 光谱辐射量 辐射源发射的能量往往是由很多波长 的辐射所组成的，我们更关心能量的光谱 分布。 l光谱辐射量（辐射量的光谱密度） 含义：单位波长间隔内的辐射量； 表征辐射量随波长的分布特性； 是辐射量随波长的变化率。 光谱辐射量 l光谱辐射能 l光谱辐射通量（功率 ） l光谱辐射强度 l光谱辐射亮度 l光谱辐出度 l光谱辐照度 举例说明 l光谱辐射通量 含义：辐射源发出的在波长 处的单位波长间隔 内的辐射通量 单位为W/m l单色辐射通量 W l波段辐射通量 W l总辐射通量 W 辐射度量与光度量的对照表 辐辐射度量符 号单单 位光 度 量符 号单单 位 辐辐射能QeJ光能Qlms 辐辐射通量eW光通量lm 辐辐照度EeWm-2光照度Elx（lmm-2） 辐辐出度MeWm-2光出射度Mlmm-2 辐辐射强度IeWsr-1发发光强度Icd（lmsr-1） 辐辐射亮度LeWm-2sr-1光亮度Lnt（cdm-2、 lmm-2 sr-1 ） 光度量中的几个单位 l发光强度的单位 坎德拉（cd），它是国际单位制中七个基本 单位之一 l光通量的单位 流明（lm），它是发光强度为1cd的均匀点 光源在单位立体角（1sr）内发射的光通量 l光照度的单位 勒克斯（lx），它相当于 l lm的光通量均匀 地照射在 l m2面积上所产生的光照度 表征物体材料性质的辐射量 则 + = 1 说明：、的值均与材料的性质及表面状态有关； 、的值是入射波长、物体温度 T 的函数 Pi（入射功率） P（吸收功率） P（反射功率） P（透过功率） 材料 距离平方反比定律 点源在接收面上产生的照度 面源在接收面上产生的照度？教材P37 图2-8 A dA n x I l d 朗伯余弦定律（1） l朗伯辐射体：辐射亮度与辐射方向无关 （漫反射体） L = L0 = L L L L L L L dA I0 I dA 朗伯余弦定律（2） 例题 l如图所示，点源 S1、S2、S3 的辐射强度均为 I ，距 x 点的距离均为 d ，求 x 点的照度？ x S1 S2 S3 作业题 l求光辐射的频率范围？ l波长为1m的一个光子能量具有多少 eV ? l一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地 面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面上的 照度为30lx，求该灯的光通量？ l一支氦氖激光器发出的激光束光通量为0.36lm， 该激光束的平面发散角为1mrad，激光器的放电 毛细管直径为1mm，求该激光束的发光强度、 光亮度和