工程光学 第七篇光度学.ppt

第五章光度学 概述 光度学的基本参量 光能的发射 光能的传递（光能的损失） 像面照度 概述 光学系统的两大作用：成像和传输光能 成像性质注重光的传播方向 传输光能注重光的传输强弱 物体可以看作为一个发光体 发光体实际是一个电磁波辐射源 分主动发光和被动发光 可见光是电磁波中波长在400~760nm的部分 光度学是辐射度学中的可见光的部分 属两个分支学科 光度学和辐射度学参量对照 光学量和辐射量之间的关系（光通量和辐射通量之间的关系） ：视见函数（光谱光效率函数） 人眼对不同波长的辐射所引起的视觉效应的灵敏度是有差异的，用人眼视觉强弱来度量的辐射通量称为光通量，用Φv表示。 面出射度（面发光度 ） 面辐射源单位面积所发出的光通量称为面发光度，用Mv表示 面发光度的单位为流明/平方米(勒克斯)（lm/m2）。 发光强度 点光源在某一方向上单位立体角内所发出的光通量称为点光源在该方向上的发光强度，用Iv表示。 发光强度的单位为坎德拉（cd），1坎德拉=1流明/1球面度（1cd=1lm/1sr）。 光亮度 光亮度定义为辐射面元面积在考察方向上的单位投影面积dsCosi、单位立体角dΩ内所发出的光通量dΦv，用Lv表示 亮度的单位为坎德拉/平方米（cd/m2）。 光亮度 余弦辐射体 光亮度在各个方向为常数的光源称作余弦辐射体。 严格讲，只有绝对黑体才是真正的余弦辐射体，普通漫射表面也可近似地看作余弦辐射体。 余弦辐射体 光照度 受照面单位面积所接收的光通量称为照度，用Ev表示 照度的单位与面发光度相同。 光能的传递 光在均匀介质中的传递 光经过界面的传递 传播过程中光度学量的变化规律 光在均匀介质中的传递 根据能量守恒定律，若不考虑光能的其他损失，进入光管和从光管内出射的能量应相等 光经过界面的传递 光在传播中遇到界面时，一部分能量被反射，另一部分能量被折射 ，根据能量守恒定律，反射与折射的光通量之和应等于入射的光通量 传播过程中光度学量的变化规律 点光源光照度 ( 是距离) 单一介质元光管内光亮度的传递 光经界面折射后的亮度(不考虑反射损失) 余弦辐射体各方向光亮度相同 轴外点像照度 光在元光管内的传播 光在传递中的光能损失 光能在透明界面上的反射损失 光能在均匀介质中的吸收损失 光能在反射面上的吸收、散射损失 光在透明介质表面的传播 反射光束： 反射光束的亮度等于入射光束亮度与界面反射比之积。 折射光束： 折射光束的亮度与界面的反射比及界面两边介质的折射率有关。 光能在透明界面上的反射损失 空气与冕牌玻璃的界面， 空气与火石玻璃的界面， 冕牌与火石玻璃胶合的界面 光能在均匀介质中的吸收损失 完全透明、不吸收光的物质是没有的，光束通过单位长度（通常为1厘米）介质时，其出射的光通量Ф2与入射的光通量Ф1之比称为介质的透明率P 光束在介质中传播的长度为l厘米时，出射的光通量则为Ф2=PlФ1 光能在反射面上的吸收、散射损失  光学系统遇到反射面时，部分光能将在反射面上被吸收和散射 镀银面的反射率为0.9，损失为0.1 镀铝面为0.85，损失0.15 全反射面的反射率近似为1，损失可以忽略。 点光源直接照射下的像面照度 距离平方反比定律 光学系统的像面照度 轴上点像面照度 轴外点像面照度 * 勒克斯lx 照度 W/m2 辐(射)照度 熙提cd/ m2 亮度 W/sr m2 辐(射)亮度 勒克斯lx 光(面)出射度 W/m2 辐(射)出射度 坎德拉cd 发光强度 W/sr 辐射强度 流明lm 光通量 瓦特w 辐射通量 单位 光度学参量 单位 辐射度学参量 两个面积很小的截面构成的直纹曲面包围的空间就是一个元光管。光在元光管内传播，不从侧面溢出。 *