2026年测光仪实验考试题及答案

2026年测光仪实验考试题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.在光度测量中，人眼对波长为555nm的黄绿光最敏感，在明视觉条件下，其光谱光视效能最大值为：

A.680lm/W

B.683lm/W

C.1700lm/W

D.555lm/W

2.根据距离平方反比定律，若点光源的光强度为100cd，在距离光源2米处的照度（不考虑大气吸收）为：

A.50lx

B.25lx

C.100lx

D.12.5lx

3.标准光度观测者（CIE1931标准观察者）适用的视场角为：

A.2°

B.4°

C.10°

D.20°

4.在使用照度计进行测量时，为了消除外界磁场对仪器的干扰，通常采取的措施是：

A.使用光电倍增管

B.使用V(lambda)滤光片

C.选用余弦修正器

D.远离强电磁场源或使用磁屏蔽

5.积分球内壁涂层通常要求具有高反射率和漫反射特性，常用的涂层材料是：

A.硫酸钡

B.氧化镁

C.聚四氟乙烯

D.以上均可

6.下列关于照度计的余弦校正特性的描述，错误的是：

A.当光线斜入射时，探测器接收到的光通量与入射角余弦成正比

B.余弦校正器通常由乳白玻璃或塑料制成

C.理想余弦校正在所有入射角下误差均为零

D.实际照度计在大角度入射时，余弦误差通常会增大

7.CIE标准A光源是用来代表：

A.平均直射日光

B.平均日光

C.钨丝白炽灯

D.荧光灯

8.光度测量中，若测得某光源的色温为6500K，该光源通常被称为：

A.暖白光

B.冷白光

C.标准白光

D.中性白光

9.在使用亮度计测量目标亮度时，如果测量距离发生变化，但目标对测量张角不变，且忽略介质衰减，测量结果应：

A.随距离增加而减小

B.随距离增加而增大

C.保持不变

D.无法确定

10.光电池（硒光电池或硅光电池）在光照下产生光电流，其响应时间：

A.硅光电池比硒光电池快

B.硒光电池比硅光电池快

C.两者一样快

D.取决于外电路电阻，与材料无关

11.进行总光通量测量时，积分球法与分布光度计法相比，其主要优点是：

A.测量精度更高

B.测量速度快，设备简单

C.不受被测光源尺寸限制

D.可以测量空间光强分布

12.某照度计的显示值为1000lx，其实际值为980lx，则该示值的相对误差为：

A.2.04%

B.2.00%

C.-2.04%

D.-2.00%

13.在测量LED光强时，为了符合CIE条件，通常要求测量距离：

A.小于发光面最大尺寸的10倍

B.大于发光面最大尺寸的10倍

C.小于1米

D.大于3米

14.下列哪项不是影响光度测量准确度的环境因素：

A.温度

B.湿度

C.杂散光

D.大气压强（对非气体放电光源）

15.光度计探头前加装V(lambda)滤光片的主要目的是：

A.提高探测器的灵敏度

B.修正探测器的光谱响应曲线，使其与人眼视觉特性一致

C.滤除红外辐射

D.防止灰尘进入

二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的。全部选对得3分，选对得2分，有选错得0分）

1.光度学的基本物理量包括：

A.光通量

B.发光强度

C.照度

D.亮度

2.造成照度计测量误差的主要原因有：

A.探测器的光谱灵敏度与CIE标准观察者光谱光视效率函数的匹配误差（f1'误差）

B.探测器的余弦响应误差（f2误差）

C.非线性误差

D.疲劳特性

3.关于分布光度计（变角光度计）的描述，正确的有：

A.用于测量光源在空间各个方向上的光强分布

B.可以通过光强分布积分计算总光通量

B.测量时需要保持光源在接收器的远场

D.只能测量室内照明灯具

4.积分球测量法中，为了减少测量误差，需要注意：

A.被测灯和标准灯的尺寸、形状应尽可能一致

B.挡屏应放置在适当位置以阻挡直射光到达探测器窗口

C.球内壁涂层要均匀且清洁

D.被测光源对积分球内壁的反射率应尽可能高

5.光度测量中使用的标准灯通常具有以下特性：

A.发光稳定性好

B.光谱分布已知

C.严格的标定值和校准等级

D.发光效率极高

三、填空题（本大题共10空，每空2分，共20分）

1.光通量的单位是________，发光强度的单位是________。

2.朗伯余弦定律指出，一个理想的漫射面在任意方向上的亮度________，且任意方向上的发光强度与该方向与法线夹角的________成正比。

3.照度计校准时，通常使用________作为发光强度标准光源，在距离光源________米处建立标准照度场。

4.积分球的理论基础是积分球理论，假设球内壁是________的理想漫反射体，且球内各点照度________。

5.在进行光度测量时，若被测光源是脉冲光源，探测器的响应时间必须________于脉冲的持续时间。

6.光度计的线性响应是指光电流与入射光通量成________关系。

7.为了测量微弱光信号，光度探头常采用________模式或光电倍增管来提高灵敏度。

8.CIE1931标准色度观察者光谱三刺激值函数中，y¯(λ)曲线与________曲线一致。

四、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）

1.简述照度计的余弦校正原理及其在光度测量中的重要性。

2.在使用积分球测量光源总光通量时，为什么要设置挡屏？挡屏的位置和大小有何要求？

3.简述距离平方反比定律的适用条件及其在光度测量中的应用。

4.比较硒光电池与硅光电池作为光度探测器的优缺点。

五、应用分析与计算题（本大题共3小题，共35分）

1.（10分）某实验室使用一只发光强度为500cd的标准灯（CIE标准A光源）来校准照度计。校准时，标准灯与照度计探头的距离严格调整为2米。忽略空气衰减，探头表面的法线与光轴重合。

(1)计算此时探头表面的标准照度值。

(2)若照度计的读数为245lx，计算该照度计在此刻度的修正系数（C=标准值/读数）。

(3)若使用该照度计测量某一面光源，读数为320lx，求修正后的实际照度。

2.（12分）在测量某LED的光强分布时，已知LED的发光面直径为5mm。

(1)根据CIE127推荐的建议，为了应用距离平方反比定律，最小的测量距离是多少？

(2)若在距离LED1米处，法线方向测得的照度为50lx，计算该LED在法线方向的光强（假设满足距离平方反比定律条件）。

(3)若光度计探头的接收面面积为1cm²，计算探头接收到的光通量。

3.（13分）某光度测量系统使用积分球测量LED的总光通量。已知积分球的内直径为1米，内壁涂层的反射率为0.95（假设为理想漫反射）。被测LED放置在球心。

(1)简述积分球测量光通量的基本原理。

(2)若标准LED的总光通量为100lm，此时探测器上的响应读数为200mV。更换被测LED后，探测器的读数为150mV。假设自吸收效应忽略不计，且两者的光谱分布差异较小，计算被测LED的总光通量。

(3)分析在实际操作中，如果被测LED的引线或基座吸收了部分光线，会对测量结果产生什么影响？如何消除这种影响？

参考答案及解析

一、单项选择题

1.B

解析：在明视觉条件下，人眼对555nm波长的光最敏感，此时1W辐射功率对应683lm的光通量，即最大光谱光视效能=683

lm/W。

2.B

解析：根据距离平方反比定律E=I/。代入数据I=100cd,r=2m，得E=100/4=25

lx。

3.A

解析：CIE1931标准色度观察者（也称为2°标准观察者）是基于小视场（2°）的实验数据建立的。CIE1964是10°标准观察者。

4.D

解析：光电倍增管用于放大微弱电流，V(lambda)滤光片用于光谱匹配，余弦修正器用于角度响应。消除磁场干扰主要靠物理隔离或屏蔽。

5.D

解析：硫酸钡、氧化镁和聚四氟乙烯都是常用的积分球涂层材料，它们都具有高反射率和良好的漫反射特性。

6.C

解析：理想的余弦校正在所有角度下误差为零是理论状态，实际物理修正器无法做到完全理想，特别是在大角度（如80°以上）时，边缘效应和反射率变化会导致误差增大。

7.C

解析：CIE标准A光源是色温约为2856K的钨丝白炽灯，代表典型的家庭白炽灯光。

8.C

解析：6500K接近平均日光的色温，在照明和显示领域常被称为标准白光或D65光源对应的白光。

9.C

解析：亮度是单位面积在单位立体角内的光通量，它描述的是发光面的属性。只要测量的立体角（即测量张角）不变且介质无衰减，亮度不随距离变化（类似于亮度是“固有属性”）。

10.A

解析：硅光电池的响应速度通常比硒光电池快得多，更适合测量瞬态变化的光或闪烁光。

11.B

解析：积分球法结构简单，测量速度快，不需要复杂的旋转机构，但精度受球内涂层、挡屏、自吸收等影响较大。分布光度计精度高，但设备昂贵、测量慢。

12.A

解析：相对误差=×100%=×100%≈2.04%。或者按照示值相对误差定义，但在计量校准中通常以真值为分母。此处按常规计量误差计算，结果接近2.04%。

13.B

解析：CIE127推荐，测量LED光强时，距离应大于发光面最大尺寸的10倍或15倍，以确保满足点光源条件，应用距离平方反比定律。

14.D

解析：对于热辐射光源（如白炽灯）和固体发光光源（LED），大气压强对其发光特性的影响极小，通常忽略。气体放电灯（如荧光灯、钠灯）对气压较敏感。

15.B

解析：光度计测量的目的是模拟人眼的视觉感受，因此必须将探测器的光谱响应（通常较宽）修正为CIE标准观察者的光谱光视效率函数V(λ)。

二、多项选择题

1.ABCD

解析：光度学四个基本物理量分别是光通量、发光强度、照度、亮度。

2.ABCD

解析：光度计的误差来源主要包括光谱匹配误差（f1'）、余弦响应误差（f2）、非线性误差（读数与光强不成正比）、疲劳特性（长时间照射灵敏度下降）等。

3.ABC

解析：分布光度计用于测量光强分布，进而计算光通量，需在远场条件下测量。它不仅能测室内灯具，也能测路灯、投光灯等室外灯具及LED光源。

4.ABC

解析：选项D错误，被测光源对球壁的反射率如果很高，会导致光线在球内多次反射，虽然理论上积分球公式考虑了这一点，但通常要求被测灯本身不反射太多光回球壁造成不均匀，或者通过自吸收修正来处理。更准确地说，为了减少误差，要求标准灯与被测灯的吸收特性（而非反射率）尽可能一致，或者进行自吸收修正。选项A、B、C均为正确的操作规范。

5.ABC

解析：标准灯需要稳定性好、量值准确、光谱分布已知。发光效率极高不是必要条件，标准灯更看重稳定性而非效率。

三、填空题

1.流明（lm）；坎德拉

2.相同（或恒定）；余弦

3.标准灯（发光强度标准灯）；1

4.均匀；均匀（或各点相等）

5.远小于（或小于）

6.正比（或线性）

7.光电流积分（或电流）

8.V(λ)（或明视觉光谱光视效率）

四、简答题

1.答：

原理：根据光照度定律，对于垂直于光线的平面，照度与入射角的余弦成正比（E=cosθ）。然而，裸露的光电探测器表面通常对垂直入射光响应最强，随着入射角增大，表面反射率增加且有效受光面积减小，导致响应下降速度快于cosθ。

余弦校正是在探测器前加装由乳白玻璃或特定透光材料制成的修正器（如漫射板），使得探测器对以不同角度入射的光通量，其输出信号能严格遵循余弦定律，即E(θ)=E(0)cosθ。

重要性：在实际照明环境中，光线往往来自四面八方（如室内漫射照明），并非总是垂直入射。如果照度计没有良好的余弦校正，在测量斜射光时会产生显著误差，导致测量结果远低于实际照度。因此，余弦校准是照度计准确测量的关键指标之一。

2.答：

原因：挡屏的作用是阻挡光源（被测灯或标准灯）发出的光线直接射向探测器窗口。如果没有挡屏，探测器会接收到光源的直射光，这部分光极强且不稳定，会破坏积分球内壁漫反射光照度与光源总光通量之间的线性关系，导致测量读数随光源位置微动而剧烈波动。

要求：

(1)位置：挡屏应位于光源与探测器之间的连线上，且距离光源应大于积分球半径的1/3，距离探测器也应足够远，以确保探测器看不到光源，也看不