11红外辐射度学基础

光学测试技术南昌航空大学任尚坤课程体系1红外物理基础4学时2光学基础8学时3红外检测技术6学时4激光全息干涉检测8学时5激光散斑检测原理及技术6学时合计32学时参考书目《全息和散斑检测》机械工业出版社《光学测试技术》，浦昭邦，机械工业出版社答疑地点：逸夫楼207，213房间答疑时间：随时、上班时间、晚上联系电话：[phone]电子邮箱：[e-mail]袁丽华老师：18970915419第一章红外物理基础第一节红外辐射度学基础第三节热辐射的基本规律第二节红外辐射源第四节红外辐射的传输作业思考题(1)人眼的视网膜上分布有哪两种感官细胞，各有什么特点？(2)视见函数(光视效率)有什么特征？(3).在明视条件下,波长为555nm,辐射功率为10W,问辐射光通量为lm?如果波长移动，视见函数变为0.5，辐射功率不变，对应的光通量为lm?(4)功率为25W的灯泡，设平均视见函数为0.5，沿各个方向发光均匀，其发光强度为多少cd？：8π=25,Km=680lm/W。第一节红外辐射度学基础二.光谱光视效率——视见函数三.红外辐射度学的基本物理量一.基本概念光辐射——光能量的传播过程称为光辐射可见光——波长在380nm~780nm之间人眼对可见光的主观感觉：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫一.基本概念光——广义的光是一种电磁波,侠义的光是某一波段的热辐射表1-1热辐射波长及其性质波宽1000μm140nm40nm60nm45nm颜色红外μm红色nm橙色nm黄色nm绿色nm波长0.78-1000640-780600-640540-600495-540颜色青色nm蓝色nm紫色nm紫外nmX光nm波长460-495440-460380-440100-38010-100波宽35nm20nm60nm280nm90nm电磁波谱光度学量—表示电磁辐射能引起人眼刺激大小的度量，它在物理量上与电磁辐射的辐射度学量是对应的。光源—能产生光辐射的系统。它的质量好坏对光电系统测量精度有很大影响。光度学—是研究光度测量的一门科学，是表示可见光的。辐射源—能产生能量辐射的系统，称为辐射源。辐射度学—是研究辐射度测量的一门科学，是表示热辐射的。辐射度学量—是表示能量辐射的度量杆状细胞--灵敏度高,它能感受微弱光剌激,锥状细胞--感光灵敏度低,但能很好地区别颜色和辨别被视物的细节。感光灵敏度—对光刺激的反应程度视觉神经对不同波长光的感光灵敏度不一样,对绿光最灵敏,而对红、蓝光灵敏度最低。感官细胞—在人眼的视网膜上对光具有感知功能的细胞，称为感官细胞。光视效率或视见函数—是人眼对各种波长光的相对灵敏度，表示灵敏度随波长关系的函数二.光谱光视效率光能属于辐射能，是辐射能的一部分，辐射能包含光能在明视情况,人眼的敏感波长,即光谱光视效率峰值对应的波长在555nm处。在暗视情况,人眼的敏感波长在507nm处视见函数(光视效率)的特征1.视见函数与环境亮度有关2.视见函数存在极大值，3.视见函数亮视情况的极大值为555nm,暗视情况的极大值对应507nm三.光度学、辐射度学的基本物理量1.光量(Qv)2.光通量(Φv)3.光强度(IV)4.光亮度(LV)5.出射度(MV)6.照度(Ev)7.曝光量(HV)1.辐射能量(Q)2.辐射通量(Φ)3.辐射强度(I)4.辐射亮度(L)5.辐射出射度(M)6.辐射照度(E)7.曝辐射量(H)1.光量(Qv）是指光的能量,光量的单位：是流明秒(lm.s)光量是光通量对时间的积分1.辐射量(Q)是指热辐射能量,辐射量的单位：是焦耳(J=W.s)辐射量是辐射通量对时间的积分2.光通量(Φv)-辐射通量(Φe)光通量又称为光功率,单位为流明(lm),电磁辐射的辐射通量单位是瓦(W)光通量与辐射通量之间的关系可以用下式来表示:VKemVdVKemV78.038.0)()(对单色光：对单复光：dVKemV78.038.0)()(式中,V(λ)是视见函数Km是光功当量,它表示人眼在明视条件下,在波长为555nm时,光辐射所产生的光感觉效能,按国际温标Km=680lm/W。即是1瓦光功率对应680lmdVKemV78.038.0)()(对某单色光，视见函数为常数，设为0.5，则：即是1瓦光功率对应680/2=340lmmVK5.0e在明视条件下,波长为555nm,设视见函数为1，设光功率为10W,对应的光通量为lm?对应的辐射通量为W?如果波长移动，视见函数变为0.5，光功率10W不变，对应的辐射通量为W？如果波长移动，视见函数变为0.1，辐射功率10W不变，对应的光通量为lm?问题：1已知光功当量：Km=680lm/W在明视条件下,波长为555nm,设视见函数为1，光功率为10W,对应的光通量为6800lm?，对应的辐射通量为10W?如果波长移动，视见函数变为0.5，光功率10W不变，对应的辐射通量为20W？如果波长移动，视见函数变为0.1，辐射功率10W不变，对应的光通量为680lm?问题：1已知光功当量：Km=680lm/W3.光强度(IV)—辐射强度(Ie)光强度--点光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量,是表示光源性质的量。ddI光通量的单位为坎德拉，candela=cd1坎德拉(cd)相当于均匀点光源在单位立体角内发出1流明的光通量。辐射强度--点辐射源在给定方向上单位立体角内的热辐射通量,是表示辐射源辐出能力的量。问题2已知一均匀发光点光源的发光强度为1cd，该光源的光通量(光功率)为多少lm？VVI4测量点光源P的发光强度时，在A点和在B点测量结果相同吗？问题3均匀点辐射源，距离我们越远，辐射强度越小，对吗？辐射源距离我们越远，辐射强度不变，但进入人眼的辐射通量减少了问题4设功率为25W的灯泡，设平均视见函数为0.5，沿各个方向发光均匀，问其发光强度和辐射强度分别为cd和瓦/弧度？VVI4π=12.5。问题4设功率为25W的灯泡，设平均视见函数为0.5，沿各个方向发光均匀，问其发光强度和辐射强度分别为680cd和2瓦弧/度VVI4π=12.5。4.光亮度(LV)光亮度Lv：光强度dIv与面元ds在垂直于发光强度方向平面上的投影面积之比,即coscos2dsdddsdILVVV光亮度的单位为:cd.m-2或者lm/sr·m2在法线方向上单位面积的发光强度ddIVV光亮度是描述发光面性质的，与测量光亮度的方向无关。发光面的发光强度随发光面积的增加而增加；发光面的亮度不随发光面积的增加而变化，是恒定值问题5：LdsdIV1)通过S1和S2的光通量哪个大？2)问S1,S2哪个面的光亮度较大？3)问S1,S2哪个面的发光强度大？dsdddsdILVVV2在S1看S2光束是汇聚的，S2较亮；在S2看S1光束是发散的，S1较暗。问题5：LdsdIV1)通过S1和S2的光通量哪个大？相同2)问S1,S2哪个面的光亮度较大？相同3)问S1,S2哪个面的发光强度大？S2强度大dsdddsdILVVV2在S1看S2光束是汇聚的，S2强度较大；在S2看S1光束是发散的，S1强度较小。光出射度是指单位面积光源所辐射的光通量，单位为lm·m-2(每平方米流明)，辐射出射度是指单位面积辐射源的辐射通量，单位为W·m-2(每平方米瓦)，以上五个光度参数都是光源向外发射光的特性参数。5.光出射度(MV)-辐射出射度(M)dAdEVV6.照度(Ev)辐射照度(Ee)照度是投射到单位面积上的光通量,接收面元的面积是为dA,那么照度单位为勒克斯Lx=lmm-2或者说接受光的面元上单位面积被辐射的光通量。若辐射光通量为dΦv辐射照度是投射到单位面积上的辐射通量,7.曝光量(HV)dtEHtVV0曝光量-为照度对时间的积分,为单位面积的光亮或辐射量。单位为lx·s.—曝辐射量(H)(2)视见函数(光视效率)的特征1).视见函数与环境亮度有关2).视见函数存在极大值3).视见函数亮视情况的极大值为555nm,暗视情况的极大值对应507nm(1)人眼的视网膜上分布有哪两种感官细胞，各有什么特点？分布有杆状细胞和锥状细胞杆状细胞--灵敏度高,它能感受微弱光剌激,锥状细胞--灵敏度低,但能很好地区别颜色和辨别被视物的细节。(3)在明视条件下,波长为555nm,辐射功率为10W,对应的光通量为6800lm?辐射通量为10W如果波长移动，视见函数变为0.5，辐射功率10W不变，对应的光通量为3400lm?已知光功当量：Km=680lm/W(4)功率为25W的灯泡，设平均视见函数为0.5，沿各个方向发光均匀，其发光强度为多少680cd？