第 5 章光度学基础

第5章光度学基础 • §5-1 辐射量和光学量及其单位 • §5-2 光传播过程中光学量的变化规律 • §5-3 成像系统像面的光照度

光度学基础 第五章光度学基础 §5-1 辐射量和光学量及其单位一、辐射量1、辐射能Qe以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量。焦 [耳]（J）2、辐[射能]通量Fe单位时间内发射、传输或接收的辐射能。瓦[特]（W）

光度学基础 3、辐[射]出[射]度Me辐射源单位发射面积发出的辐通量——辐射源的辐出度（W/m2） 4、辐射照度Ee辐射照射面单位受照面积上接收的辐通量——受照面的辐照度。（W/m2）

光度学基础 5、辐[射]强度Ie点辐射源向各方向发出辐射，在某一方向，在元立体角d内发出的辐通量为dFe，则Ie为：（W/sr ）

6、辐[射]亮度Le元面积为dA的辐射面，在和表面法线N成q角方向，在元立体角d 内发出的辐通量为dFe，则辐亮度Le为：（W/sr·m2 ）

光度学基础 二、光学量1、光通量Fv流 [明]（lm）标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量。2、光出射度Mv流 [明]每平方米（lm/m2）光源单位发光面积发出的光通量——光源的光出射度 3、光照度Ev勒 [克斯]（lx） 1lx＝1lm/m2单位受照面积接受的光通量——光照面的光照度。

光度学基础 4、发光强度Iv坎 [德拉] （cd）点辐射源向各方向发出可见光，在某一方向，在元立体角d内发出的光通量为dFv，则点光源在该方向上的发光强度Iv为： 5、光亮度Lv坎 [德拉] 每平方米（ cd/m2）单位受照面积接受的光通量——光照面的光照度。

V(l) V’(l) V(λ) 黑暗明亮 1 λ(nm) 380 500 555 780 红兰青黄绿人眼的光谱响应特征光度学基础三、光学量和辐射量之间的关系（一）光谱光效率函数人眼——可见光探测器输入：辐射量度量的可见光辐射输出：光学量表示的光感受人的视觉对不同波长光有不同的灵敏度。人对不同波长光响应的灵敏度是波长的函数——光谱光效率函数 V(l)：明视觉 555nm V’(l)：暗视觉 507nm

光度学基础 （二）光学量和辐射量之间的关系 dl内：明视觉：dFv(l)= KmV(l)Fe(l)dl 暗视觉：dFv(l)= K’mV(l)Fe(l)dl 整个可见范围内：明视觉：暗视觉：

cosqdA S d q dA r 光度学基础 §5-2 光传播过程中光学量的变化规律一、点光源在与之距离为r处的表面上形成的照度结论点光源在被照表面上形成的照度与被照面到光源距离的平方成反比——照度平方反比定律。

N2 N1 dAs dA q1 q2 r 光度学基础二、面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度

N2 N1 q1 q2 dW1 dW2 dA1 dA2 r 光度学基础三、单一介质元光管内光亮度的传递结论光在元光管内传播，光束亮度不变

反射折射光度学基础四、光束经界面反射和折射后的亮度对反射光束：结论透明介质的界面反射比r很小，所以反射光束的亮度很低。

nsini = n’sini’ 两边微分 光度学基础对折射光束：

入射光 dA 乳白玻璃 IN IN q Iq Iq Iq 漫透射光 q q IN 入射光漫反射光 dA dA 漫反射面(硫酸钡) 光度学基础五、余弦辐射体余弦辐射体在各方向的光亮度相同。 1、自发光面：绝对黑体平面灯丝钨灯 2、投射或反射体：漫投射体、漫反射体

成像光学系统 光度学基础 §5－3 成像系统像面的光照度一、轴上像点的光照度

M’ 出瞳像面 w’ w’ U’ D’ A’ l0’ 光度学基础二、轴外像点的光照度当UM’较小时：表明轴外像点的光照度随视场角w’增大而降低。

反射比： 当光垂直入射或入射角很小时，光度学基础三、光通过光学系统时的能量损失 1、透射界面的反射损失此时，反射光能损失和界面两边介质的折射率有关。两边折射率相差越大，反射损失越大。 n=1.5,r=0.04 n=1.6,r=0.05 双胶合：r=0 此外，反射光除造成光能损失，还在像面上形成杂散光背景，降低像的对比度。

光度学基础 2、光学材料对光能的吸收造成的损失 3、反射界面的透射和吸收造成的损失镀银反射面：r≈0.95 镀铝反射面：r≈0.85 棱镜全反射面：r≈1

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