第講輻射度學與光度學的基礎知識

1、第 2 講 輻射度學與光度學的基礎知識光的概念輻射度學的基本輻射量光譜輻射量光度學的基本輻射量表征物體材料性質的輻射量幾個基本定律例題作業(yè)題1光的概念電磁波譜 高頻區(qū)：宇宙射線、 射線、x 射線 長波區(qū)：長電振蕩、無線電波、微波 光譜區(qū)：紫外線、可見光、紅外線【廣義】“光”是指光輻射，波長：0.011000 m【狹義】“光”僅指可見光，波長：0.380.78 m 波粒二象性 波動性：= c （=） 粒子性： E = h P = h/ c = h /2輻射度學與光度學的概念輻射度學 研究電磁波輻射能量的測試和計量的一門科學輻射度量 用能量單位定量描述電磁波輻射的客觀物理量光度學 研究可見光能量的

2、測試和計量的一門科學光度量 人眼接收的光輻射所引起的視覺刺激大小的度量3輻射度學與光度學的異同點相同點 輻射度量和光度量都是用來定量描述輻射能量大小的，兩者在研究方法和概念上基本相同，它們的基本物理量也是一一對應的。不同點 輻射度量：適用于所有電磁波輻射波段，客觀量 光度量：僅適用于可見光波段，客觀量主觀量4 輻射度學的基本輻射量（1）輻射能 Qe 以輻射的形式發(fā)射、傳輸或接收的能量，單位為 J（焦耳） 當輻射能被其它物質吸收時，可以轉變?yōu)槠渌问降哪芰?，如熱能、電能等。輻射通量e（輻射功率 Pe ） 單位時間內發(fā)射、傳輸或接收的輻射能，單位為W（瓦），1W = 1J/s（焦耳每秒）e = d

3、Qe /dt5輻射度學的基本輻射量（2）輻射出射度（輻出度）Me 輻射源單位面積向半球空間（2立體角）發(fā)射的輻射通量，單位為W/m2（瓦每平方米）輻照度 Ee 接收面單位面積上接收的輻射通量，單位為W/m26輻射度學的基本輻射量（3）輻射強度 Ie 點源向空間某一方向、單位立體角內發(fā)射的輻射通量，單位為W/sr（瓦每球面度）7各向同性點輻射源 在有限立體角內： 在全球空間：各向異性點輻射源 在全球空間：8輻射度學的基本輻射量（4）輻射亮度 Le 輻射源單位表觀面積向單位立體角內發(fā)射的輻射通量，單位為W/srm2（瓦每球面度平方米） 9光譜輻射量 輻射源發(fā)射的能量往往是由很多波長的輻射所組成的，

4、我們更關心能量的光譜分布。光譜輻射量（輻射量的光譜密度） 含義：單位波長間隔內的輻射量； 表征輻射量隨波長的分布特性； 是輻射量隨波長的變化率。 10 光譜輻射量光譜輻射能光譜輻射通量（功率）光譜輻射強度光譜輻射亮度光譜輻出度光譜輻照度11舉例說明光譜輻射通量 含義：輻射源發(fā)出的在波長 處的單位波長間隔 內的輻射通量 單位為W/m單色輻射通量 W波段輻射通量 W總輻射通量 W12輻射度量與光度量的對照表輻射度量符 號單 位光 度 量符 號單 位輻射能QeJ光能Qlms輻射通量eW光通量lm輻照度EeWm-2光照度Elx（lmm-2）輻出度MeWm-2光出射度Mlmm-2輻射強度IeWsr-1發(fā)

5、光強度Icd（lmsr-1）輻射亮度LeWm-2sr-1光亮度Lnt（cdm-2、 lmm-2 sr-1 ）13光度量中的幾個單位發(fā)光強度的單位 坎德拉（cd），它是國際單位制中七個基本單位之一光通量的單位 流明（lm），它是發(fā)光強度為1cd的均勻點光源在單位立體角（1sr）內發(fā)射的光通量光照度的單位 勒克斯（lx），它相當于 l lm的光通量均勻地照射在 l m2面積上所產生的光照度14表征物體材料性質的輻射量 則 + = 1說明：、的值均與材料的性質及表面狀態(tài)有關； 、的值是入射波長、物體溫度 T 的函數Pi（入射功率）P（吸收功率）P（反射功率）P（透過功率）材料15距離平方反比定律點源

6、在接收面上產生的照度面源在接收面上產生的照度？教材P37 圖2-8AdAnxIld16朗伯余弦定律（1）朗伯輻射體：輻射亮度與輻射方向無關 （漫反射體） L = L0 = LLLLLLLdAI0IdA17朗伯余弦定律（2）18例題如圖所示，點源 S1、S2、S3 的輻射強度均為 I ，距 x 點的距離均為 d ，求 x 點的照度？xS1S2S319作業(yè)題求光輻射的頻率范圍？波長為1m的一個光子能量具有多少 eV ?一只白熾燈，假設各向發(fā)光均勻，懸掛在離地面1.5m的高處，用照度計測得正下方地面上的照度為30lx，求該燈的光通量？一支氦氖激光器發(fā)出的激光束光通量為0.36lm，該激光束的平面發(fā)散角為1mrad，激光器的放電毛細管直徑為1mm，求該激光束的發(fā)光強度、光亮度和光出射度