第2讲辐射度学与光度学的基础知识.ppt

第 2 讲 辐射度学与光度学的基础知识 光的概念 辐射度学的基本辐射量 光谱辐射量 光度学的基本辐射量 表征物体材料性质的辐射量 几个基本定律 例题 作业题 光的概念 电磁波谱 ⒈高频区：宇宙射线、γ 射线、x 射线 ⒉长波区：长电振荡、无线电波、微波 ⒊光谱区：紫外线、可见光、红外线 【广义】“光”是指光辐射，波长：0.01～1000 ?m 【狭义】“光”仅指可见光，波长：0.38～0.78 ?m 波粒二象性 波动性：λ·ν= c （λ′·ν=υ） 粒子性： E = hν P = hν/ c = h /λ 辐射度学与光度学的概念 辐射度学 研究电磁波辐射能量的测试和计量的一门科学 辐射度量 用能量单位定量描述电磁波辐射的客观物理量 光度学 研究可见光能量的测试和计量的一门科学 光度量 人眼接收的光辐射所引起的视觉刺激大小的度量 辐射度学与光度学的异同点 相同点 辐射度量和光度量都是用来定量描述辐射能量大小的，两者在研究方法和概念上基本相同，它们的基本物理量也是一一对应的。 不同点 辐射度量：适用于所有电磁波辐射波段，客观量 光度量：仅适用于可见光波段，客观量＋主观量 辐射度学的基本辐射量（1） 辐射能 Qe 以辐射的形式发射、传输或接收的能量，单位为 J（焦耳） 当辐射能被其它物质吸收时，可以转变为其它形式的能量，如热能、电能等。 辐射通量Фe（辐射功率 Pe ） 单位时间内发射、传输或接收的辐射能，单位为W（瓦），1W = 1J/s（焦耳每秒） Фe = dQe /dt 辐射度学的基本辐射量（2） 辐射出射度（辐出度）Me 辐射源单位面积向半球空间（2π立体角）发射的辐射通量，单位为W/m2（瓦每平方米） 辐照度 Ee 接收面单位面积上接收的辐射通量，单位为W/m2 辐射度学的基本辐射量（3） 辐射强度 Ie 点源向空间某一方向、单位立体角内发射的辐射通量，单位为W/sr（瓦每球面度） 各向同性点辐射源 在有限立体角Ω内： 在全球空间： 各向异性点辐射源 在全球空间： 辐射度学的基本辐射量（4） 辐射亮度 Le 辐射源单位表观面积向单位立体角内发射的辐射通量，单位为W/sr·m2（瓦每球面度平方米） 光谱辐射量 辐射源发射的能量往往是由很多波长的辐射所组成的，我们更关心能量的光谱分布。 光谱辐射量（辐射量的光谱密度） 含义：单位波长间隔内的辐射量； 表征辐射量随波长的分布特性； 是辐射量随波长的变化率。 光谱辐射量 举例说明 光谱辐射通量 含义：辐射源发出的在波长 λ处的单位波长间隔 内的辐射通量 单位为W/μm 单色辐射通量 W 波段辐射通量 W 总辐射通量 W 辐射度量与光度量的对照表 光度量中的几个单位 发光强度的单位 坎德拉（cd），它是国际单位制中七个基本单位之一 光通量的单位 流明（lm），它是发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角（1sr）内发射的光通量 光照度的单位 勒克斯（lx），它相当于 l lm的光通量均匀地照射在 l m2面积上所产生的光照度 表征物体材料性质的辐射量 则 α+ρ+τ = 1 说明：α、ρ、τ的值均与材料的性质及表面状态有关； α、ρ、τ的值是入射波长λ、物体温度 T 的函数 距离平方反比定律 朗伯余弦定律（1） 朗伯辐射体：辐射亮度与辐射方向无关 （漫反射体） Lθ = L0 = L 朗伯余弦定律（2） 例题 作业题 求光辐射的频率范围？ 波长为1μm的一个光子能量具有多少 eV ? 一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面上的照度为30lx，求该灯的光通量？ 一支氦氖激光器发出的激光束光通量为0.36lm，该激光束的平面发散角为1mrad，激光器的放电毛细管直径为1mm，求该激光束的发光强度、光亮度和光出射度？ 某曝光计之受光片为一直径为4