第2讲辐射度学与光度学的基础知识

第2讲辐射度学与光度学的基础知识光的概念辐射度学的基本辐射量光谱辐射量光度学的基本辐射量表征物体材料性质的辐射量几个基本定律例题作业题光的概念电磁波谱⒈高频区：宇宙射线、γ射线、x射线⒉长波区：长电振荡、无线电波、微波⒊光谱区：紫外线、可见光、红外线【广义】“光”是指光辐射，波长：0.01～1000m【狭义】“光”仅指可见光，波长：0.38～0.78m波粒二象性波动性：λ·ν=c（λ′·ν=υ）粒子性：E=hνP=hν/c=h/λ辐射度学与光度学的概念辐射度学研究电磁波辐射能量的测试和计量的一门科学辐射度量用能量单位定量描述电磁波辐射的客观物理量光度学研究可见光能量的测试和计量的一门科学光度量人眼接收的光辐射所引起的视觉刺激大小的度量辐射度学与光度学的异同点相同点辐射度量和光度量都是用来定量描述辐射能量大小的，两者在研究方法和概念上基本相同，它们的基本物理量也是一一对应的。不同点辐射度量：适用于所有电磁波辐射波段，客观量光度量：仅适用于可见光波段，客观量＋主观量辐射度学的基本辐射量（1）辐射能Qe以辐射的形式发射、传输或接收的能量，单位为J（焦耳）当辐射能被其它物质吸收时，可以转变为其它形式的能量，如热能、电能等。辐射通量Фe（辐射功率Pe）单位时间内发射、传输或接收的辐射能，单位为W（瓦），1W=1J/s（焦耳每秒）Фe=dQe/dt辐射度学的基本辐射量（2）辐射出射度（辐出度）Me辐射源单位面积向半球空间（2π立体角）发射的辐射通量，单位为W/m2（瓦每平方米）辐照度Ee接收面单位面积上接收的辐射通量，单位为W/m2dSdMeedSdEee辐射度学的基本辐射量（3）辐射强度Ie点源向空间某一方向、单位立体角内发射的辐射通量，单位为W/sr（瓦每球面度）ddIee各向同性点辐射源在有限立体角Ω内：在全球空间：各向异性点辐射源在全球空间：200sin),(),(dIddIeeedd),(eIeeIeeI4辐射度学的基本辐射量（4）辐射亮度Le辐射源单位表观面积向单位立体角内发射的辐射通量，单位为W/sr·m2（瓦每球面度平方米）coscos2dSdddSdILeee光谱辐射量辐射源发射的能量往往是由很多波长的辐射所组成的，我们更关心能量的光谱分布。光谱辐射量（辐射量的光谱密度）含义：单位波长间隔内的辐射量；表征辐射量随波长的分布特性；是辐射量随波长的变化率。光谱辐射量光谱辐射能光谱辐射通量（功率）光谱辐射强度光谱辐射亮度光谱辐出度光谱辐照度ddee)(ddEEee)(ddMMee)(ddLLee)(ddIIee)(ddPPee)(ddQQee)(ddXX)(举例说明光谱辐射通量含义：辐射源发出的在波长λ处的单位波长间隔内的辐射通量单位为W/μm单色辐射通量W波段辐射通量W总辐射通量Wddee)(0)(deeddee21)(21dee辐射度量与光度量的对照表辐射度量符号单位光度量符号单位辐射能QeJ光能Qlms辐射通量eW光通量lm辐照度EeWm-2光照度Elx（lmm-2）辐出度MeWm-2光出射度Mlmm-2辐射强度IeWsr-1发光强度Icd（lmsr-1）辐射亮度LeWm-2sr-1光亮度Lnt（cdm-2、lmm-2sr-1）光度量中的几个单位发光强度的单位坎德拉（cd），它是国际单位制中七个基本单位之一光通量的单位流明（lm），它是发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角（1sr）内发射的光通量光照度的单位勒克斯（lx），它相当于llm的光通量均匀地照射在lm2面积上所产生的光照度表征物体材料性质的辐射量则α+ρ+τ=1说明：α、ρ、τ的值均与材料的性质及表面状态有关；α、ρ、τ的值是入射波长λ、物体温度T的函数iiiPPPPPP：透过率反射率吸收率定义Pi（入射功率）Pα（吸收功率）Pρ（反射功率）Pτ（透过功率）材料距离平方反比定律点源在接收面上产生的照度面源在接收面上产生的照度？《教材》P37图2-8AdAnxIldΩθ22coscoslIdAldAIdAdIdAdEx朗伯余弦定律（1）朗伯辐射体：辐射亮度与辐射方向无关（漫反射体）Lθ=L0=Lcoscos00IIdAIdAILLLLLLdAI0IθθdA朗伯余弦定律（2）LddLMddrrdrdrdSddLdLM202022cossinsinsincoscos例题如图所示，点源S1、S2、S3的辐射强度均为I，距x点的距离均为d，求x点的照度？xS1S2S3θcos10cos222321dIdIdIEEEEx作业题1.求光辐射的频率范围？2.波长为1μm的一个光子能量具有多少eV?3.一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面上的照度为30lx，求该灯的光通量？4.一支氦氖激光器发出的激光束光通量为0.36lm，该激光束的平面发散角为1mrad，激光器的放电毛细管直径为1mm，求该激光束的发光强度、光亮度和光出射度？5.某曝光计之受光片为一直径为4cm的黑色圆形金属板，中心最大辐照度为5W/cm2，边沿最小辐照度为1W/cm2，从中心到边沿，辐照度按直线规律变化，求照射在受光片上的辐射通量和平均辐照度？