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光学知识简介

1、光辐射：以电磁波形式或粒子（光子）形式传播的能量，它们

可以用光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程称为光辐

射。一般按辐射波长及人眼的生理视觉效应将光辐射分成三部分：紫

外辐射、可见光和红外辐射。

2、对于光辐射的探测和计量，存在着辐射度和光度学两套不同的

单位体系:

(1)辐射度单位体系

辐射通量（又称为辐射功率），是基本量，只与辐射客体有关的

量。其基本单位是瓦特（W）或者焦耳/秒（J/S）。辐射度学适用于

整个电磁波段。

1）辐射能。辐射能是以辐射形式发射或传输的电磁波（主要指紫

外、可见光和红外辐射）能量。辐射能一般用符号Qe表示，其单位是

焦耳（J）。

2）辐射通量。辐射通量e又称为辐射功率，定义为单位时间内流

过的辐射能量，即

3）辐射出射度:辐射出射度Me是用来反映物体辐射能力的物理量。

定义为辐射体单位面积向半空间发射的辐射通量，即

单位：W/m2。

4）辐射强度。辐射强度定义为：点辐射源在给定方向上发射的在

单位立体角内的辐射通量，用Ie表示，即

单位：瓦特球面度-1（Wsr-1）。

5）辐射亮度:辐射亮度定义为面辐射源在某一给定方向上单位投

影面积在单位立体角内的辐射通量。

6）辐射照度。在辐射接收面上的辐射照度Ee定义为照射在面元

dA上的辐射通量与该面元的面积之比。

7）单色辐射度量

对于单色光辐射，同样可采用上述物理量，只不过均定义为单位

波长间隔内对应的辐射度量，并且对所有辐射量来说单色辐射度量与

辐射度量之间均满足

(2)光度单位体系

反映视觉亮暗特性的光辐射计量单位，被选作基本量的不是光通

量而是发光强度，其基本单位是坎德拉。光度学只适用于可见光波段。

光度学的基本单位为坎德拉，也是国际单位制（SI）七个基本单

位之一，定义为：一个光源发出频率为540×1012Hz的单色（黄绿色）

辐射，若在给定方向上的辐射强度为1/683W/sr,则该光源在该方向

上的发光强度为1cd.

光视效能：描述某一波长的单色光辐射通量可以产生多少相应的

单色光通量。光视效能K定义为同一波长下测得的光通量与辐射通量

的比，即

单位：流明/瓦特（lm/W）。

通过对标准光度观察者的实验测定，在辐射频率5401012Hz（波

长555nm）处，K有最大值，其数值为Km=683lm/W。单色光视效

率是K用Km归一化的结果，其定义为

3、热辐射

任何0K以上温度的物体都会发射各种波长的电磁波，这种由于

物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。

4、吸收比：被物体吸收的能量与入射的能量之比称为该物体的吸

收比。在波长到+d范围内的吸收比称为单色吸收比，用)(Tλα表示。

5、反射比：反射的能量与入射的能量之比。在波长到+d范围内

相应的反射比称为单色反射比，用)(Tλρ表示。对于不透明的物体，

单色吸收比和单色反射比之和等于1，即

()()1TTλλαρ+=

6、黑体：若物体在任何温度下，对任何波长的辐射能的吸收比都

等于1，即，则称该物体为绝对黑体（简称黑体）。

7、基尔霍夫辐射定律

在相同温度下，不同物体对相同波长的单色辐射出射度(M)与单

色吸收比(α)之比都相等，并等于该温度下黑体对同一波长的单色辐射

出射度。

8.色温

为了表示一个热辐射光源所发出光的光色性质，常用