信息光电基础(第345讲)

1、信息光电子技术数理基础（第一部分）第一章 辐射度和光度学基础10 基本术语及概念辐射度学（Radiometry）测量电磁波能量及相关物理量的学科适用范围整个电磁波谱（技术手段）光度学（Photometry）研究方法11 辐射度量与光度学量一、 辐射度学的基本概念1 辐射能的传播频 谱：P15直线性：几何特性衍 射：波动性 （1-1-1）2 辐射能的相干性（注意P15） 时间相干性 傅立叶谱的有效范围约等于单个波列的持续时间的倒数 空间相干性（试推导相干长度） （1-1-2）3 辐射能的量子性电磁波的量子特性（1-1-3） 其中：-普朗克常数二、辐射度的基本物理量1 辐射能符号： 单位：（焦耳）

2、2 辐射通量定义：符号： 单位： （-瓦特）3 辐射强度定义： （1-1-4）符号： 单位：（）4 辐射照度定义： 单位： 5 辐射出射度与辐射照度对应理解6 辐射亮度定义：源表面一点处，给定方向上单位立体角、单位投影面积内发出的辐射能通量。定向发射强度。 （1-1-7）7 （光）谱辐射能通量 定义：特定波长的辐射通量 （1-1-9）单位：总通量： （1-1-10）光谱辐射，光谱发射（出射度）类似P18对于线光谱或带光谱辐射源： （1-1-11）三、光度的基本物理量光源：电磁波谱中可见波段的辐射源1 光谱光视效率（视见函数）CIE，“标准光度观察者”明视觉：，锥体细胞暗视觉：，杆状细胞光视效率

3、表P192 光度的基本物理量 （1-1-12）光功当量基本发光单位：坎德拉cd（Candela）,流明（lm）,勒克斯（lx）作业：P57第2、3、5题。四、热辐射的基本物理量热辐射的基本概念，热平衡辐射1 辐射本领辐射体表面单位波长间隔、单位面积内的辐射通量。单位W/µm·m² （1-1-14）2 吸收率 定义：吸收体对特定单位波长间隔内吸收通量与入射通量之比。 （1-1-15）3 绝对黑体温度辐射 （1-1-16）4 发射率 （1-1-17）比较上两式强辐射必然强吸收 12 辐射度学与光度学中的基本定律（第3-4讲）热辐射源：黑体辐射源，线状、带状辐射源一、

4、基尔霍夫（Kirchhoff）定律P21要点：辐射本领，热平衡，波长及温度的普适函数，同温度黑体 （1-2-1）非黑体的发射率和吸收率：方向光谱发射率和方向光谱吸收率；半球光谱发射率和半球光谱吸收率；方向总发射率和方向总吸收率；半球总发射率和半球总吸收率；注意：其它发射率和吸收率相等满足的条件。P24二、朗伯（J. H. Lambert）余弦定律漫射体（表面）P24 （1-2-18） （1-2-19）三、距离平方反比定律 点光源的空间发射特性 （1-2-23）试证明之（注意适用范围）四、普朗克（Planck）定律经典物理学的局限性，辐射与波长关系P30 （1-2-37） （1-2-39）光能量

5、密度公式：五、斯蒂芬-玻耳兹曼（Stefan-Boltzmann）定律P32黑体辐射的辐射度与波长无关，仅与热力学温度的4次方呈正比。 （1-2-46）式中： 称为斯蒂芬-玻耳兹曼常数六、维恩位移定律P34光谱辐射度的峰值波长与热力学温度成反比。 （1-2-47）作业：P57第7、8题1.3 辐射能的传输基础重点：掌握相关术语（物理量），了解光能量（信息）传输的基本特性。一、辐射能传输的几何光学基础1、亮度传输过程中的不变性基本亮度：2、辐射能传输 p36光学范围：辐射通量是基本亮度与光学范围之积3、成像系统的辐射传输 (1-3-16)式中：4、成像系统的特征参数（p38）一、几何范围与通量

6、（1-3-18）注意：透射比（书中有误）二、 辐射传输的波动光学基础麦克斯韦方程组，干涉，衍射，偏振三、 辐射能传输损失（第5讲）1、 吸收（吸收比）2、 散射（散射比）3、 反射（反射比）4、 透射（透射比） （1-3-19） (1-3-20)能量守恒介质中辐射能衰减：布格尔（Bouguer）定律（P41）指数衰减四、 辐射能的大气传输 大气特性五、 辐射在介质中的传输六、 习题（P57） 2/3/4/7/12补充习题一. 选择与填空题1真空中可见光的波长范围一般是指 2基尔霍夫定律说明黑体辐射发射本领是 和 的函数3光子能量1.0 eV的光辐射波长是 ，属于 光4一个各向同性点光源分别照明

7、距离其2米和10米的目标，形成照度的大小之比为 A1：5 B1：25 C1：1 D不确定 5根据黑体辐射定律，以下物体颜色 时温度最低。A白色 B蓝色 C紫色 D红色 6. 光强度、光照度、光通量的单位分别是 、 、 7. 光谱衰减系数的定义为 二、计算题1. 已知激光笔中激光二极管的光辐射为2 mW，发散角为1 mrad, 试求：（1） 光笔在10米和1000米处形成的光照度分别是多少？（注意光功当量及转换） （2） 如果一个普通节能灯（视为点光源）能达到与光笔相同的光强度，电功率需要多大？（假定节能灯发光效率60 lm/W） 2如果一黑体辐射的峰值波长为0.65时辐射能力为1，当该黑体的辐射能力提高50%时，峰值波长为多少? 3功率100 W的某单色探测源辐射在大气中传播的衰减系数为1/1000，准直传输1000 m后，功率将减少 。4. 书中P32提到，光电对抗中，800-1500K是一个重要的温度范围，为什么？此时辐射的峰值波长？三补充题1一只白炽灯，假定各向发光均匀，悬挂在离地面3米的高度，用照度计测得正下方地面照度50lx，求该白炽灯的光通量？3. 普通白炽灯降压使用有什么好处？灯的功率、光