辐射度量与光度量.ppt

6.辐射照度 为了评定辐射体对装置的作用，在辐射接收面上的辐射照度E定义为照射在面元上的辐射通量dP与该面元的面积dA之比。 即 单位是W/m2。 第三十页，共45页。 照度与距离平方反比定理 设点源的辐射强度为I，它与被照面上x点处面积元dA的距离为R，dA的法线与I的夹角为?，则投射到dA上的辐射功率为: 所以，点光源在被照面上点处的辐射照度为： 第三十一页，共45页。 基本辐射度量的名称、符号和定义方程 名称 符号 定义方程 单位 符号 辐射能 Q, 焦耳 J 辐射能密度 焦耳／立方米 Jm-3 辐射通量， 辐射功率 瓦特 W 辐射强度 Ｉ 瓦特／球面度 W/sr 辐射亮度 Ｌ 瓦特／球面度平方米 Wm-2 sr-1 辐射出射度 Ｍ 瓦特／平方米 W/m2 辐射照度 Ｅ 瓦特／平方米 W/m2 第三十二页，共45页。 光谱辐射度量 给定波长λo处极小波长间隔dλ内的辐射通量dΦe(λ)称为单色辐射通量。 Φλ(λ)=dΦe(λ)/dλ，Φλ(λ)称为光谱辐射通量。 总辐射通量： 可以用频率表示光谱分布。 可以类推其余的光谱辐射度量。 第三十三页，共45页。 辐射度量与光度量 第一页，共45页。 第一节 辐射度量与光度量 一、光的本质 二、光辐射度量 三、光谱辐射度量 四、光度量 第二页，共45页。 一、光的本质 光具有波粒二象性，既是电磁波，又是光子流。 历史上的重要人物 惠更斯（1629-1695）、牛顿（1643-1727） 托马斯· 杨（1773-1829）、费涅耳（1778-1827） 麦克斯韦（1831-1879） 普朗克（1858-1947） 爱因斯坦（1879-1955）、波尔（1885-1962） 第三页，共45页。 一张凝结了20世纪全人类三分之一智慧的照片 第四页，共45页。 牛顿-微粒说 光是直线传播的微粒流。 17世纪--两种对立的学说。 三：发现了“牛顿环” “微粒说：微粒从光源飞出，质量极小，忽略重力作用，在真空或均匀媒质中做惯性运动，并且走的是最快速的直线运动路径。 二：公元1668年，他制成了第一架反射望远镜样机 三大贡献: 一：发现了白光是由各种不同颜色的光组成的 第五页，共45页。 惠更斯：波动说,光是在以太中传播的波动。 波动学说，打破了当时流行的光的微粒学说，提出了光波面在媒体中传播的惠更斯原理。 惠更斯设想传播光的以太粒子非常之硬，有极好的弹性，光的传播就像振动沿着一排互相衔接的钢球传递一样，当第一个球受到碰撞，碰撞运动就会以极快的速度传到最后一个球。 提出光是发光体中微小粒子的振动在弥漫于宇宙空间的以太中的传播过程。光的传播方式与声音类似，不是微粒说所设想的像子弹或箭那样的运动。 第六页，共45页。 微粒说在解释光线从空气进入水中的折射现象时，需要假设； C水C空气 这两种学说都可以解释一定的光学现象（光的反射和折射）。 而波动说需要假设 C水C空气 当时，人们还不能准确地用实验方法测定光速，因而无法根据折射现象去判断它们的优劣。 第七页，共45页。 19世纪，光的干涉、衍射和偏振等现象， 与微粒说格格不入， 增透膜 薄膜干涉 镜面检测 圆屏衍射 圆孔衍射 钢针的衍射 光的干涉和衍射现象表明光确实是一种波 第八页，共45页。 惠更斯的波动说 发展了波动理论。但是由于他把光看成像声波一类的纵波，因此不能解释偏振现象、干涉和衍射现象。 麦克斯韦电磁理论的发展确认光是一种电磁波，不是惠更斯的机械波。 19世纪中叶，光的波动说已经得到了公认，但是光波的本质到底是什么，是像水波？还是像声波呢？ 第九页，共45页。 热辐射是十九世纪发展起来的一个物理学新领域，它的研究得到了热力学和光谱学的支持。十九世纪末，物理学正是从这个领域打开了一个缺口，导致了量子论的诞生。 在热辐射的研究中，热辐射的辐射能量，特别是这一辐射的能量随波长分布的特性，往往是物理学家研究的重点。 第十页，共45页。 19世纪末，人们用经典物理学解释黑体辐射实验的时候，出现了所谓的“紫外灾难”。瑞利、金斯和维恩分别提出了两个公式，但是和实验相比，瑞利—金斯公式只在低频范围符合，而维恩公式只在高频范围符合。 1900年，普朗克使用插值法将两个公式合二为一提出了普朗克公式。为了与实验相符，必须假定物质辐射（或吸收）的能量不是连续地、而是一份一份地进行的