大学工程光学第五章.ppt

例题：面积为1cm2的单面发光圆盘是一个郎伯光源，光亮度为1500lm/(m2·sr),求： ①最大发光强度I0，与发光面法线成30度角方向上的发光强度I30 ②圆盘发出的总光通量及光出射度。 解： 第三节 成像光学系统像面的照度 一、轴上像点的光照度 讨论： 光学系统孔径越u大，像面照度越大 ① ② 系统放大倍率β越小，像面照度越大（若β大，为了保证像面足够的像面照度，更要求照明好，u要大） 例题：太阳表面的辐亮度为2×107w（sr·m2），要求通过聚光镜所成亮斑像的中心辐照度为1.5×107w/m2, 问聚光镜相对孔径D/f ’应取多大？假定聚光镜焦距为50mm，问集中在太阳光斑像上的辐射通量多大？已知太阳半径为7×108m，太阳到地球距离为1.5×1011m。 解：①求聚光镜的相对孔径 （n=n’） 得 ②求太阳光斑像大小 太阳光斑像半径 太阳光斑像面积 ③求太阳光斑像上的辐射通量 太阳光被聚焦后，可用于点火、钻孔、熔化烧毁等，起作用的是辐照度，而不是光源本身的辐亮度。 思考：古希腊人想用长焦距聚光镜烧毁远距离敌舰，是否可能。 E为轴上点的光照度，可见，轴外点的光照度随视场角的增大而显著下降。 二、轴外像点的光照度 * 工 程 光 学 立体角 定义：一个任意形状封闭锥面所包含的空间称为“立体角”。单位：球面度。 以锥顶为球心，以r为半径做一圆球，如果锥面在圆球上所截的面积等于r2，则该立体角为一个“球面度”（sr）。 整个球面面积为 ，因此对整个空间有 第五章 光度学（辐射量和光学量） 假定一个圆锥面的半顶角为 ，该圆锥所包含的立体角为 当 较小时， ，则 假定离A点 处有一微面dA，dA的法线ON与AO夹角为 ，那么微面dA对A点所张立体角为 θ 证明： 辐射能Qe：以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量称 辐射能。 单位：焦耳（J） 辐射能通量 ：单位时间内发射、传输或接收的辐射能。 单位：瓦特（W） 辐射出射度Me：辐射源单位发射面积发出的辐射量。 单位：瓦每平方米（W/m2） 辐射量： 辐照度Ee：辐射照射面单位受照面积上接受的辐射量。 单位：瓦每平方米（W/m2） 辐射出射度Me 辐照度Ee 单位：瓦每球面度（W/sr） 单位:瓦每球面度平方米 光通量 ：标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量。 单位：流明（lm） 光度量： 发光强度 ：设点光源在元立体角dΩ内发出的光通量为dΦV，则其发光强度为 单位坎德拉?（cd） dA dΩ 一个光源发出的波长为555nm的单色光，在一定方向的辐射强度Ie为 ，则此光源 在该方向上的发光强度Iv为1cd。 光出射度Mv：发光表面单位面积上发出的光通量， 单位：勒克斯（lx） 光照度Ev:光源发出的光投射到某表面，该表面上的亮暗程度定义为单位面积上得到的光通量。 单位：勒克斯（lx） 光出射度Me 光照度Ee 若是点光源照明某个面积，有 讨论： 1. IV越大则 EV 越大； 2. R 越小则 EV 越小； 3.与方向有关，当 i =0 即垂直照明时EV 最大； 4.人眼具有分辨 光照度E V大小的能力 dA dAn=dAcosi 阳光直射（正午）下，110,000阴天室外，1000商场内，500阴天有窗室内，100普通房间灯光下，100满月照射下，0.2 常见照度（勒克司lx）： 一个普通40瓦的白炽灯泡，其发光效率大约是每瓦10流明，因此可以发出400流明的光。我们可以认为灯泡在空间上发光是均匀的，那么距离该灯泡1米处，其照度为400/12.56=32勒克司。其中12.56 = 4π， 光亮度——描述有限大小光源在特定方向的的发光特性 单位：cd/m2 Ω 光谱光视效率函数 V(λ)（视见函数） 0.004 0.5 1.0 0.5 0.004 V(λ) 700 610 555 510 420 λ V(555)=1 辐射强度相同，波长λ不同的A，B辐射源，对人眼产生的视觉强度不同。人眼对λ=555nm的黄绿光最灵敏，定 例：利用如图所示的探照灯，在15m远的地方照明直径为2.5m的圆面积。要求达到的平均照度为50lx，聚光镜的焦距为150mm，通光直径