第1章-光学基础知识和光辐射.ppt

1.3.4 光的偏振 由自然光得到偏振光的过程称为起偏，所用器件为起偏器；检查某 光束是否为线偏振光的过程称为检偏振，所用器件为检偏器。 常见的起偏方式主要有两种：一是由双折射获得偏振光；二是利用 反射获得偏振光。 当一束光以任意入射角 i1入射到两种各向同性的介质的分界面上而 发生反射和折射时，其反射光一般都变为部分偏振光。当入射角i1 等于某一特定的角 ib 时则反射光成为线偏振光，且其光振动垂直 于入射面。 由反射获得线偏振光 （a）一般入射角下的反射和折射；（b）布儒斯特角下的反射和折射 1.3.4 光的偏振 而： 布儒斯特定律 Ib：布儒斯特角 设入射和折射介质的折射率分别为n1和n2，ib与折射角i2的关系为： 1.3.4 光的偏振 则： 对于光辐射的探测和计量，存在着辐射度单位和光度学 单位两套不同的单位体系。 辐射度学量是用能量单位描述光辐射能的客观物理量， 适用于整个电磁波段，其基本量是辐射通量或辐射能。 光度学量描述光辐射能为人眼接受所引起的视觉刺激 大小的强度，适用于可见光波段，其基本量是发光强度。 1.4 辐射度学和光度学基础 辐射度学是测量电磁波所传递的能量或测量与这一能量特征有关的 其它物理量的科学技术。辐射度学量表示辐射能的大小，基本量是辐射 功率或辐射通量，单位是瓦特（W）。 辐射度学适用于整个电磁波谱，主要用于X光、紫外光、红外光以及其他 非可见的电磁辐射。 在光辐射测量中，常用的几何量是立体角。任一光源发射的光能量都 是辐射在周围一定空间内。所以在进行有关光辐射的讨论和计算时，也将 是一个立体空间的问题。与平面角度相似，可把整个空间以某一点为 中心划分为若干立体角。 1.4.1 辐射量 立体角示意图 立体角的定义是：被立体角所切割的球面面积除 以球半径的平方，用dΩ表示。 1.4.1 辐射量 辐射能Qe 一种以电磁波形式发射、传输或接收的能量，单位是焦耳(J)。 辐射通量（或辐射功率） 单位时间内通过某一定面积发射、传输或接收的辐射能。对辐射源 来说，辐射功率定义为单位时间内向所有方向发射的能量；对电磁 波的传播来说，辐射功率定义为单位时间内通过某一截面的辐射能。 单位均为瓦特(W)。 1.4.1 辐射量 辐射度学中主要量和单位 1.4.1 辐射量 辐射强度Ie 辐射源在给定方向上的辐射强度是该辐射源在包含给定 方向的立体角元dΩ内传输的辐射通量与该立体角元之 比，即： 辐射强度的单位为瓦每球面度(W/sr)。对于均匀辐射的点光源， 若辐射通量为，则其辐射强度为： 辐射照度Ee 如果某一表面被辐射体辐射，为表示某点A辐射的强弱，在A点 取微元面积dA，它所接收的辐射通量为 ，则 与dA之比 即为辐射照度，其表达式为： 辐射出射度Me(辐出度) 对于具有一定面积的辐射体，其表面上不同位置发光强弱可能不一样。 为了描述任意一点A处的发光强弱，在A点周围取一微元面dA，假设它所发 射的辐射通量为（不管其辐射方向和立体角的大小），则A点的辐射出射度 Me可表示为： 1.4.1 辐射量 辐射亮度Le 辐射出射度Me只能表示面辐射体的部分辐射特性，而不能充分 表示出具有一定面积的辐射体的全部辐射特性。辐射亮度表示 辐射表面不同位置、不同方向上的辐射特性。 一小平面辐射源的面积为dS，与dS的法线夹角为的方向上有一 微元面dA。若dA所对应的立体角内dΩ的辐射通量为 ，则 该微元面在此方向上的辐射亮度为： 1.4.1 辐射量 辐射亮度示意图 光谱辐射通量 为了表征辐射，不仅要知道辐射的总通量和强度，还应知道其光谱组份。辐射源所辐射的能量往往由许多不同波长的单色辐射所组成，为了研究各种不同波长的辐射通量，需要对某一波长的单色光的辐射能量做出相应的定义。光谱辐射通量是辐射源发出的光在波长处的单位波长间隔内的辐射通量。 辐射通量与波长的关系为： 1.4.1 辐射量 若按光谱积分该函数，则可求得总的辐射通量为： 辐射通量与波长关系 1.4.1 辐射量 单色辐射度量 对于单色光辐射均可以采用上述物理量表示，定义为单位波长间隔内对应的辐射度量，其名称、符号、定义式、单位和单位符号见下表。 瓦/米2·球面度·微米 单色辐射亮度 瓦/米2·微米 单色辐射出射度 瓦/米2·微米 单色辐