补充章节_光度学基础分解.pptx

补充章节 光度学和色度学基础 内容回顾及问题的提出： 前面内容主要讲述几何光学的光线传播及正确成像问题——成像的位置、大小、虚实等。 但实际上光是以光能的形式传递的，在传递过程中光能损失情况，导致最后像面的亮暗程度不同（这其中还包括环境等因素对像面的影响）——须对光能进行度量。 概述 ▲ 光学系统是一个传输辐射能量的系统 ▲ 能量传输能力的强弱，影响像的亮暗 ▲辐射度学：研究电磁波辐射的测试计量计算的学科 ▲光度学：在人眼视觉的基础上，研究可见光的测试计量计算的学科 辐射度学与光度学基础 第一节 辐射量和光学量及其应用 一、立体角的意义和单位 平面上的角： 空间上的角：立体角 一个任意形状的封闭锥面所包含的空间称为立体角 Ω＝ 若在以r为半径的球面上截得面积s = r2，则此立体角为1球面度 整个空间球面面积为4πr2,对应立体角为 辐射量和光学量的对应关系 辐射通量 辐射强度 辐出射度 辐照度 辐亮度 Φe Ie Me Ee Le 光通量 发光强度 光出射度 光照度 光亮度 Φ I M E L 二. 辐射度学中的基本量及其计量单位 1、辐射通量 单位时间内辐射体辐射的总能量-----辐射功率 单位：瓦特 （W） 反映辐射强弱，是辐射体各波段辐射能量的积分 2、辐射强度 辐射体在某一指定方向上单位立体角范围内的辐射通量 符号： 单位：瓦每球面度（W/sr） 表示辐射体在不同方向上的辐射特性 3、辐射出射度 辐射体上某一点附近某一微元面积上辐射的总辐射通量 符号： 单位：瓦每平方米（W/m2） 不管向哪个方向辐射，描述辐射体表面不同位置上单位面积的辐射特性 ds 4、辐射照度 辐射照度与辐射出射度正好相反，不是发出辐射通量，而是被辐射体上某一点附近某一微元面积上接收的总辐射通量 符号： 单位：瓦每平方米（W/m2） ds A 5、辐射亮度 辐射体表面某点附近，在某一指定方向上单位立体角内单位投影面积上发出的辐射通量 符号： 单位：瓦每球面度每平方米（W/sr.m2） 描述了辐射体不同位置不同方向上的辐射特性 几种光接收器的光谱灵敏度 1 为锑铯光电管，不能感受波长为 0.6μm以上的红光；2 是人眼； 3 是硅光电池；4 是一种热敏元件 三. 人眼的视见函数 辐射体发出电磁波，进入人眼，在可见光范围内， 可以产生亮暗感觉； 光度学中，为表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一个函数 ，称为视见函数，又称光谱光视效率。 可见光范围内，人眼对不同波长光的视觉敏感度不同； 视 见 函 数 暗视觉的V(λ)——λ曲线的最大值相对明视觉向短波长方向移动了50nm。 明视觉指人眼在明亮环境（亮度大于3cd/㎡）中，对不同波长可见光的视觉。 暗视觉指人眼在黑暗环境（亮度小于3x10^(-5)cd/㎡）中，对不同波长可见光的视觉。 视见函数的相关因素 受外界的照明条件影响而产生： ①明视觉视见函数：最敏感波长为555nm（黄光）， 其相应的视见函数值V555=1，其 它波长的V(λ)值均小于1。 ②暗视觉视见函数：最敏感波长为507nm（绿光）， V507=1，其它波长的V(λ)值均小 于1。 举例：人眼同时观察距离相同的两个辐射体A和B，假定辐射强度相同，A辐射波长为600nm, B辐射波长为500nm。 V(600)=0.631 V(500)=0.323 A对人眼产生的视觉强度是B对人眼产生视觉强度的0.631/0.323倍，近似2倍。 若要使A和B对人眼产生相同的视觉强度，则辐射体A的辐射强度应该是辐射体B强度的一半。 光度学中的光通量与辐射度学中的辐射通量相对应。假定有一单色光，其辐射通量为 ，其中能够引起视觉的部分为光通量--------用人眼视觉强度来度量的辐射通量。 四. 光度学中的基本量 1、光通量 光通量定义： 单位：流（明） lm Km为流明与瓦之间的换算系数，在明视觉中 Km = 683 lm / W；在暗视觉条件下Km = 1755 lm / W 发光