应用光学第6章

§6.1光通量一、辐射量1、辐射能——以电磁辐射形式发射、传输和接收的能量称辐射能单位：焦耳（J）2、辐射能能量——单位时间内通过某一面积的全部辐射能W由于辐射能总包含一定的光谱范围，若已知能量的光谱颁布曲线，即任何辐射能接收器都只能接收某一光谱范围内的能量，即对不同光谱范围有不同的灵敏度，如人眼=400-760nm的可见光，在这个范围内人眼能比较光谱波长和能量大小，但各种波长引起人眼感觉和灵敏度不同。二、光谱光视效率（视觉函数）人眼对波长为555nm的黄绿光最灵敏，定义这里

表示：对单位波长（1nm)内具有Pλ瓦的辐射能通量，能感受到流明的光通量，即：1瓦特的频率为540×1012Hz的单色辐射的辐通量等于683lm的光通量。流明是与辐射能通量相当的光度学单位。其它波长的K，表示1W该波长的光所相当的流明数，为绝对灵敏度。——人眼的相对灵敏度（视觉函数）二、光通量和发光效率光通量是指辐射能通量的光量度——即若干辐射能相当于多少光由：白炽灯1W~14lm荧光灯1W~50lm§6.2发光强度一、发光强度——描述点光源的发光特性设点光源的元立体角dω内发出的光能量为dФ，则其发光强度为：当光源在各个方向上发光强度相同时，总光通量为：发光强度的单位——坎德拉（是光度学的基本单位）光源在给定方向上1球面度立体角内发出的0.00146W波长为555nm的单色光的能通量时的发光强度对555nm波长，1lm光通量相当于0.00146W的辐射能通量，因此二、光照度——光源发出的光投射到某表面，该表面上的亮暗程度定义为单位面积上得到的光通量，即若是点光源照明某个面积，有皓月当空：0.2lx读书：50lx精细工作：100lx讨论：1.I

越大则E

越大2.R越大则E越小3.与方向有关，当i=0即垂直照明时E最大4.人眼具有分辩E大小的能力三、光出射度——描述面光源发光特性，定义为发光表面单位面积上发出的光通量，即单位与光照度相同透射面或反射面接受光通量，又可作为二次光源发出光通量。此时该二次光源的发光特性除与接收到的光通量有关外，还与自身和透射或反射率有关，有对有限大小的光源,显然给出比例系数LLi——光源在与法线成i角方向上的光亮度另一方面，考虑到可得i方向单位面积上的发光强度单位：尼特——面积1平方米的发光表面在法线方向的发光强度为1cd时的亮度为1nt某些光源，L不随方向变化，此时I随方向变，可推得这种光源称余弦辐射体§6.5光传播过程中光学量的变化规律发光的面光源为ds1,接受光通量的面积为ds2,得元光管光直线传播，光路可逆，也可看成ds2发光光束的光亮度光在同一介质中传播，忽略散射及吸收，则在传播中的任一截面上，光通量与亮度不变。光束的亮度就是光源的亮度。三、光经界面反射和折射的亮度忽略散射、吸收损失，有反射损失折射率因子§6.6光学系统中光能损失的计算1.透射面的反射损失折射反射率胶合面——n

和n′差不多时可略2.镀金属层反射面的吸收损失镀金属层反射面不能把入射光通量全部反射，而要吸收其中的一小部分。若每个反射面的反射系数为，共有k2个面一般银反射率较高为0.95，铝较低0.85，但后者较前者稳定。3.透射光学材料内部的吸收损失与材料本身的吸收率有关,透明率综上：1.透射面的透过率：2.反射面的反射率3.材料的透明率：例：已知某投影系统，未镀膜的空气和玻璃的透射界面数为16，镀膜的透射面为8，胶合面2个，镀金反射面为3个，棱镜全反射面2个，光学材料的总厚度,求通过系数K。§6.7成像光学系统像面的照度一、通过光学系统的光通量1.进入系统的光通量（设光源发出的光在各个方向上L相同）如果系统的能量透过率为K，则由出瞳出射的光通量同理，从像面ds′考虑，可得出出瞳出射的光通量二、轴上像点的光照度这是实际光学系统对垂轴小面积以宽光束成完善像的条件。这里从能量角度出发得到，表示无光能分散。讨论：1.光学系统孔径越大，像面照度越大