第九章物理光学1.ppt

第9章 物理光学 9.1 光度学基础 （1）辐射通量 定义：把单位时间内通过某一面积的辐射能，叫做通过该面积的辐射通量（辐通量）。 若dt时间内通过传播方向上一个面积dS的辐射能量为dW，则该面积的辐射通量为 单位与功率相同，瓦特（W）。 意义：辐射通量表示在单位时间内通过某一面积的辐射能量的多少，但不能反映该能量引起的人眼视觉强弱。 （2）视见函数 定义：表述人眼对各种波长光的相对灵敏度的数量，称为视见函数，用 表示。 假设两相邻波长为 和 的光波在相等的面积上，引起同样强弱视觉感受所需要的辐射通量分别为 和 ，则有 由于人眼对波长为555nm的黄绿光最灵敏，故取此光波的视见函数值为1，可得波长为的视见函数的表达式为 式中 和 分别为波长在555nm和 时引起相同视觉感受所需的辐射通量。由于 是最小的辐射通量，所以其他波长的光的视见函数都小于1。 （3）光通量 定义：用来表示光辐射通量对人眼引起的视觉强度。 用 F 表示。单位为流明（lm） 规定波长为555nm的黄绿光的视见函数值为1，且在该光照射下1W的辐射通量可产生683lm的光通量，故R=683lm/W，即有： （4）发光强度 a、点光源：当光源的线度与光源到空间被照物体的距离相 比，可以忽略不计时，这样的光源即为点光源。 在各向同性介质中点光源发出光波的波面是球面。 b、发光强度：在数量上等于通过单位立体角的光通量。 单位为：坎德拉（cd），为基本单位。 若一点光源在某一方向的空间立体角 内发出的光通量为dF，则在这个方向上的发光强度为 坎德拉：发光频率为540×1012Hz的单色辐射光源，沿给定方向的辐射强度为 W/Sr时，光源在该方向上的发光强度为1cd。 （5）光照度 定义：定量描述物体表面被照明的程度。 若被照体表面面积元dS上所投受的光通量为dF，那么该面积元上的光照度为: 单位：勒克司（lx） * S d? d?e dS dS? ? n 面积元dS对点光源所张的立体角 内的光通量 dS面上的光照度 　　它描述了点辐射源产生的照度的规律，是来自均匀点光源向空间发射球面波的特性。 例 　一氦氖激光器发出10mW的波长为632.8nm的激光束，发散角为1mrad，发散角与立体角的关系为　　　，若波长632.8nm光波的光谱光效率 ＝0.24,试求： (1)此激光束的光通量和发光强度； (2)以这样的激光束照射在10m处的白色屏幕上的光照度. 解：(1)光通量 相应的立体角为 发光强度 例 　一氦氖激光器发出10mW的波长为632.8nm的激光束，发散角为1mrad，发散角与立体角的关系为　　　，若波长632.8nm光波的光谱光效率 ＝0.24,试求： (1)此激光束的光通量和发光强度； (2)以这样的激光束照射在10m处的白色屏幕上的光照度. 解：（2）激光在屏幕上照射的面积 光照度为： 9.2 光的干涉 一、 光源 (1) 热辐射 (2) 电致发光 (3) 光致发光 (4) 化学发光 能级跃迁 波列 L = ? c 自发辐射 (5) 同步辐射 (6) 激光 受激辐射 自发辐射 E2 E1 发光机理 非相干(不同原子发的光) 非相干(同一原子先后发的光) . . 2. 发光特点 间歇性 独立性 二、 光的单色性 单色光：具有同一波长（频率）的光 （光学的理想化模型） 同一种原子组成的光源发出的光波频率也有一定的宽度 ? 0 ? o I I0 I0 /2 ?? 谱线宽度 △ 越小，谱线的单色性越好 三、 光波的叠加 · P 1 2 r1 r2 · · 1. 非相干叠加 (1) 干涉相长（亮） 2. 相干叠加 (2) 干涉相消（暗） 相干条件: 同频率、相差恒定、光矢量振动方向平行 *