工程光学第七章光度学

1、工程光学第七章光度学第1页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三概述光学系统的两大作用：成像和传输光能 成像性质注重光的传播方向 传输光能注重光的传输强弱物体可以看作为一个发光体 发光体实际是一个电磁波辐射源 分主动发光和被动发光可见光是电磁波中波长在400760nm的部分光度学是辐射度学中的可见光的部分 属两个分支学科第2页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光度学和辐射度学参量对照辐射度学参量单位光度学参量单位辐射通量瓦特w光通量流明lm辐射强度W/sr发光强度坎德拉cd辐(射)出射度W/m2光(面)出射度勒克斯lx辐(射)亮度W/sr m2亮度熙提cd/

2、 m2辐(射)照度W/m2照度勒克斯lx第3页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光学量和辐射量之间的关系（光通量和辐射通量之间的关系） ：视见函数（光谱光效率函数） 人眼对不同波长的辐射所引起的视觉效应的灵敏度是有差异的，用人眼视觉强弱来度量的辐射通量称为光通量，用v表示。 第4页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三第5页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三面出射度（面发光度 ）面辐射源单位面积所发出的光通量称为面发光度，用Mv表示面发光度的单位为流明/平方米(勒克斯)（lm/m2）。第6页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，

3、星期三发光强度点光源在某一方向上单位立体角内所发出的光通量称为点光源在该方向上的发光强度，用Iv表示。发光强度的单位为坎德拉（cd），1坎德拉=1流明/1球面度（1cd=1lm/1sr）。 第7页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三Sr(球面度)弧度 与第8页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光亮度光亮度定义为辐射面元面积在考察方向上的单位投影面积dsCosi、单位立体角d内所发出的光通量dv，用Lv表示亮度的单位为坎德拉/平方米（cd/m2）。第9页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光亮度第10页，共25页，2022年，5月20日，3

4、点45分，星期三余弦辐射体光亮度在各个方向为常数的光源称作余弦辐射体。 严格讲，只有绝对黑体才是真正的余弦辐射体，普通漫射表面也可近似地看作余弦辐射体。 第11页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三余弦辐射体第12页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光照度 受照面单位面积所接收的光通量称为照度，用Ev表示照度的单位与面发光度相同。第13页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三 光能的传递光在均匀介质中的传递 光经过界面的传递 传播过程中光度学量的变化规律第14页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光在均匀介质中的传递根据能

5、量守恒定律，若不考虑光能的其他损失，进入光管和从光管内出射的能量应相等 第15页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光经过界面的传递 光在传播中遇到界面时，一部分能量被反射，另一部分能量被折射 ，根据能量守恒定律，反射与折射的光通量之和应等于入射的光通量 第16页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三传播过程中光度学量的变化规律点光源光照度 ( 是距离)单一介质元光管内光亮度的传递光经界面折射后的亮度(不考虑反射损失)余弦辐射体各方向光亮度相同轴外点像照度第17页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光在元光管内的传播 两个面积很小的截面构成的

6、直纹曲面包围的空间就是一个元光管。光在元光管内传播，不从侧面溢出。第18页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光在传递中的光能损失 光能在透明界面上的反射损失 光能在均匀介质中的吸收损失 光能在反射面上的吸收、散射损失 第19页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光在透明介质表面的传播反射光束： 反射光束的亮度等于入射光束亮度与界面反射比之积。折射光束： 折射光束的亮度与界面的反射比及界面两边介质的折射率有关。第20页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光能在透明界面上的反射损失空气与冕牌玻璃的界面， 空气与火石玻璃的界面，冕牌与火石玻璃胶

7、合的界面 第21页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光能在均匀介质中的吸收损失完全透明、不吸收光的物质是没有的，光束通过单位长度（通常为1厘米）介质时，其出射的光通量2与入射的光通量1之比称为介质的透明率P 光束在介质中传播的长度为l厘米时，出射的光通量则为2=Pl1 第22页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期三光能在反射面上的吸收、散射损失 光学系统遇到反射面时，部分光能将在反射面上被吸收和散射 镀银面的反射率为0.9，损失为0.1 镀铝面为0.85，损失0.15 全反射面的反射率近似为1，损失可以忽略。 第23页，共25页，2022年，5月20日，3点45分，星期