1.2辐射度学与光度学基本知识.ppt

点光源的发光强度——I 点光源：理想光源，其几何线度远小于光源 到观察点之距离，因而可以忽略。 发光强度：点光源向空间一定方向单位立体 角内辐射的光通量。 单位：坎德拉（cd），或lm/sr（球面度），[1cd=1lm/sr] ③发光强度 点光源的发光强度 dΩ S 16 ① 点光源向空间某一立体角元d Ω内辐射的光通量dΦ正比于该立体角元的大小，其比例系数即该点光源的发光强度。 说明： ② 点光源向整个空间辐射的总光通量 若I与方向有关，即I=I(θ, φ)，则 若I与方向无关，即I=常数，则 15 面光源的光亮度——B 面光源（扩展光源）：具有一定空间发光面积，且在观察区域内其几何线度不可忽略。 光亮度：单位面积的光源表面向法线方向单位立体角内辐射的光通量。 意义：元面积dS向空间与法线夹角为θ的r方向上的立体角元dΩ内辐射的光通量dΦ，正比于dΩ和dS在r方向的投影dScosθ，其比例系数B定义扩展光源的光亮度 单位：lm/(m2·sr)（流明每平方米球面度），或lm/(cm2·sr) 即sb（熙提） 扩展光源的亮度 dS θ dΩ r n 14 ④光亮度 说 明: ② 发光强度和光亮度均针对可见光而言，并带有探测器的主观因素。在辐射度学中，只要将光通量以辐射能通量代替，流明以瓦特代替，则发光强度即辐射强度，光亮度即辐射亮度。辐射强度和辐射亮度仅仅反应光源自身的辐射特征，与探测器无关。 ① 光亮度反映扩展光源在与面法线成θ角度方向单位投影面积上的发光强度 13 定义：受照面单位面积上接收到的或投射到受照面单位面积上的光通量。 单位： lx（勒克斯）、 ph（辐透）。其中：1lx=1lm/m2，1ph=1lm/cm2。 说明： E表征受照面的明亮程度。E还可以表示辐照度或辐射能流密度。 数学表述：对于给定的受照面面元dS，其上所接收到的或投射到其上的光通量dΦ，与该面元大小成正比，相应的比例系数正是该面元上的光照度，即 ⑤光照度 12 点光源产生的光照度 点光源向受照面元dS对其所张立体角元dΩ内辐射的光通量： 点光源在受照面元dS上的光照度: 结论：点光源所产生的光照度E，正比于光源的发光强度I和光束方向角的余弦cosθ，反比于光源点到受照面距离r的平方。 平方反比律：点光源位于受照面法线上时，光照度仅与距离平方成反比，即 dS dW S n θ 点光源引起的光照度 r 11 面光源产生的光照度 面光源元面积dS发出的到达受照面元面积dS上的光通量： θ 和θ ：面元dS 和dS的连线与各自面法线的夹角。 dS引起的光照度： 总的光照度： 说明：光源面与受照面具有对称性。若以受照面为光源面，且亮度仍为B，则在原光源面上将产生同样大小的光通量。 面光源引起的光照度 dS dW S n r q dW n q dS 10 lm·s lm lm/m2 cd cd/m2 lx Qv=??v dt ?v=?Iv d? Mv=d?v/dS Iv=d?v/d? Lv=dIv/(dScos?) Ev=d?v/dA Qv ?v Mv Iv Lv Ev 光量 光通量 光出射度 发光强度 (光)亮度 (光)照度 J W W/m2 W/sr W/m2·sr W/m2 ?e＝dQe/dt Me=d?edS Ie=d?e/d? Le=dIe/(dScos?) Ee=d?e/dA Qe ?e Me Ie Le Ee 辐射能 辐射通量 辐射出射度 辐射强度 辐射亮度 辐射照度 单位 定义或定义式 符号 物理量名称 单位 定义或定义式 符号 物理量名称 光度量 辐射度量 两套体系对应表 9 S d? d?e dS dS? ? n ①朗伯定律 在θ方向上： 在法线方向上：　　 如果发光面或漫射面的亮度不随方向而改变，则有: ② 朗伯光源 只有绝对黑体才是朗伯光源 遵从朗伯定律的光源称为朗伯光源。 §3 照度定律 8 余弦定律同理可用于光照度上 dS n dS? ? 7 ③平方反比定律 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 　　描述点辐射源产生照度的规律，是来自均匀点光源向空间发射球面波的特性。 6 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)若此激光输出光束的截面的直径为1mm,