光的基本概念.ppt

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1、第二章光的基本概念第一节什么是光？第二节什么是可见光？第三节照度与亮度？第四节反射与透射？对光的解释物理学中有两种说法：一、粒子说二、电磁波说粒子说：光是粒子的学说，认为光是由粒子构成的，并由此解释了一些光的现象。有的则认为，光是由弹性粒子组成的粒子流，称这种粒子为光子。并用它解释光的折射、透射和反射现象。当光遇到非透明物体时会被阻挡，形成受光面、背光面或阴影。第一节什么是光？第一节什么是光？电磁波说：科学家提出光的传播是粒子振动的学说。认为光是粒子波动，是以球面波的形式传播的，从而解释了光的衍射和绕射现象。粒子说和电磁波说：光具有微粒性，又具有波动性，是

2、波粒两象化的对立统一物，由具备一定质量、能量和动量的光子所组成，是无数带有能量的量子进行的波浪式运动。第二节什么是可见光？光是能的一种形式，是能引起人视觉的电磁波，占据电磁射线谱中的一小段。电磁射线谱中有无线电波、红外线、可见光线、紫外线、X射线和r射线。电磁波的波长的范围很宽，按照长度排列，最短的是r射线，最长的是无线电波，人眼能看到的可见光的波长为380~760纳米（1米=109纳米）。第二节什么是可见光？在电磁波系统中，有的有引起人的视觉感受，有的则不能；有的具有极大的穿透能力，有的则有极大的增温能量。电磁波中可引起人的视觉感受的光，就是我们说的可见

3、光。第二节什么是可见光？白色太阳光通过棱镜后，会分解成各种颜色的光，在白屏上形成一条彩色的光带，叫做光谱。第二节什么是可见光？一、照度：照度表示被照明物体表面在单位面积上所接受的光通量，即某物表面被照亮的程度。单位是勒克斯(lux)。即E＝F/S，其中E表示照度，单位为勒克司（＝流明/平方米）或尺·烛光（1流明/平方尺＝10.764勒克司），S表示面积，单位为面积单位；F表示光通量，单位为流明。当1平方米面积上接受1流明的光道量时，即为1勒克司。第三节照度与亮度如果已知条件不是光道量，而是光源的发光强度，E＝I/ｒ2cosａ，即照度与光源的发光强度（I）成

4、正比，与距离平方（ｒ2）成反比，斜射面上的照度还与投射光的入射角的余弦函数（cosａ）有关。射到物体上的光线强度，大体上取决于光源的功率和设计及与物体的距离。它们之间的规律如下：第三节照度与亮度第三节照度与亮度1．照度大小与光源发光强度成正比、，在距离不变时，光源越强照度越大。2．物体表面照度大小与光线投射方向有关，越垂直强度越大。3．在点状光源条件下，物体表面照度的大小与光源距离的平方成反比，即依平方反比定律。第三节照度与亮度虽然定律针对点光源，但一般的灯光和闪光灯不是点光状的，这个定律对它们还是相当合用的，不过这个定律不适用于聚焦的光源，如聚光灯和幻灯

5、机，因这些光源发出的光近乎平行光束，距离变大时，光线强度降低得很少。第三节照度与亮度二、亮度亮度是指发光面（自发光面或透光面、反光面）上沿视线方向的单位面积上的发光强度。即是被摄体在一定的照明条件下所表现出的表面明亮程度。亮度的计算公式：B＝I/S，亮度单位是烛光/平方米或尼特，B表示亮度，I表示发光强度，S表示单位面积。第四节反射与透射一、光的反射投射到任何物体表面上的光线，一部分被物体吸收转化成热能，一部分被物体透射形成透射光，一部分被物体表面反射回空间形成反射光。第四节反射与透射由于不同的物质表面反光率不相同，在同一照度下就会出现不同的亮度。下面探讨

6、一下表面反射的各种情况。光学基本定律指出：物体表面对光的反射遵守入射角等于反射角的规律。如下图，N为法线方向，∠z=∠n。第四节反射与透射由于物质表面结构的不同，物质对光的反射性质也不同。物质对光的反射形态基本上有三种：即镜面反射、漫反射及半漫反射。(一)镜面反射光滑的物体表面产生的反射光呈镜面反射的性质。第四节反射与透射1．只有在反射角A点位置上，可以在物体表面上看到B光源的影像，其亮度接近于光源强度。在其他方位上(如B和C点上)，物体表面呈无光状态。第四节反射与透射2．反射光束与入射光束相同，不发生性质变化。比如，若入射光是平行光束，则反射光亦为平行光

7、束，不发生形态变化。(二)漫反射如果物体表面是粗糙的、不规则的，那么，光线投射上去以后就向各个方向散射。这种反射光就叫漫反射光。第四节反射与透射2．漫反射光的强度远小于入射光，而且在非反射角度的视点上看，物体表面都很亮。3．漫反射光的物体表面上看不见光源的影像。(三)半漫反射物体的表面介于光滑与粗糙之间，对光的反射也介于二者之间，呈半漫反射(即散射)性质。1．半漫反射光具有一定的方向性，如图，在反射角方向，虽看不到光源的影像，但能看到较淡的亮斑。第四节反射与透射。2．在非反射角的方位上，也可以看到物体表面的亮光。这种半漫反射的物体表面亮度，在光源条件不变的

8、情况下，从不同方向上看是不相同的。第四节反射与透射从光滑到粗糙的所