光电器件基础24节课件

2.4辐射度参数与光度参数的关系2.4.1人眼的视觉灵敏度人眼的视觉

物体发射的光或反射的光通过人眼到达视网膜产生实物感，这是由于光刺激视网膜上的锥状细胞或柱状细胞所导致的。白昼视觉或明视觉暗视觉或夜间视觉锥状细胞只对光亮度超过10-3cd/m2的光才敏感，敏感的光谱范围是0.38~0.78μm，在0.555μm处最敏感，且能分辨出各种当亮度低于10-3cd/m2时，柱状细胞起作用。柱状细胞敏感的光谱范围是0.33~0.73μm，在0.507μm处最敏感，但不能分辨出各种颜色。

用各种单色辐射分别刺激正常人眼的锥状细胞，当刺激程度相同时，发现波长λmax=0.555μm处的光谱辐射亮度Le,0.555μm小于其它波长的光谱辐亮度Le,λ。◆正常人眼的明视觉光谱光视效率V(λ)把波长λmax=0.555μm的光谱辐射亮度Le,λmax被其它波长的光谱辐亮度Le,λ除得的商，即（2-54）

V（λ）是一个与波长有关的相对值。

对于正常人眼的圆柱细胞，以微弱的各种单色辐射刺激时，发现在相同刺激程度下，波长为λ`m=0.507μm处的光谱辐射亮度Le,507nm小于其他波长λ的光谱辐射亮度Le,λ。◆正常人眼的暗视觉光谱光视效率定义波长为λ`m=0.507μm处的光谱辐射亮度Le，507nm与Le,λ的比值，即（2-55）V`（λ）也是一个无量纲的相对值。表2-6正常人眼的V(λ)，V`(λ)及K(λ)与λ的数值关系表2-6正常人眼的V(λ)，V`(λ)及K(λ)与λ的数值关系2.4.2人眼的光谱光视效能

所谓辐射对人眼锥状细胞或柱状细胞的刺激程度，是从生理上评价辐射参量Xv,λ与光度参量Xe,λ、X`e,λ的关系的。对于明视觉，刺激程度平衡的条件为（2-56）式中，Km为人眼的明视觉最灵敏波长λm的光度参量对辐射度参量的转换常数，其计量单位为lm/W。式中，K（λ），K`（λ）分别称为人眼的明视觉和暗视觉光谱光视效能。★正常人眼的明视觉最大光谱光视效能Km

在人眼最敏感的波长λmax=0.555μm，有V(λmax)=1，这时K（λmax）=Km，★正常人眼的暗视觉最大光谱光视效能Km`在人眼最敏感的波长λ`max=0.507μm处，有V`(λmax)=1，此时K`（λ`max）=Km`

。根据发光强度的定义，明视觉最大光谱光视效能Km为683lm/W；暗视觉最大光谱光视效能K`m

取1725lm/W。

Km的倒数定义为光的最小力学当量，即Mmin=1/Km=1.46(mW/lm)其他波长的光的力学当量均大于Mmin。例1-3已知某He-Ne激光器的输出功率为3mW，试计算其发出的光通量为多少lm？解:He-Ne激光器输出的光为光谱辐射通量，根据式（2-56）可以计算出它发出的光通量为Φv,λ=KmV(λ)Φe,λ=683×0.24×3×10-3=0.492(lm)2.4.3两种辐射体光视效能的计算

一个热辐射体发射的总光通量Φv与总辐射通量Φe之比，称为该辐射体的光视效能K，即（2-60）对发射连续光谱辐射的热辐射体，由上式及式（2-58）可得总光通量Φv为（2-61）2.色温2856K的白炽灯

标准钨丝灯发光光谱的分布如图2-5所示，图中的曲线分别为标准钨丝灯相对光谱辐射分布、光谱光视效率V(λ)、和光谱光视效率与相对光谱辐射分布积，积分为曲线所围的面积Al，而积分为面积A2。因此，在色温T1=2856K时，由(2-62)式可得标准钨丝的光视效能

图2-5T=2856K的白炽灯的辐射分布和人眼明视觉光谱光视效率V(λ)例如，对于色温为T=2856K的标准钨丝灯其光视效能为Kw=17.1lm/W，当标准钨丝灯发出的辐射通量为Φe＝100W时，其光通量为Φv=1710lm。

又如凝固点的铂，温度T=2045K的黑体，光视效能为Kpt=1.9lm/W。当辐射照度Ee分别为1mW/cm2和10mW/cm2时，其光照度Ev应分别为1