工程光学基础第5章 光度学和色度学基础ppt课件.ppt

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1、光度学和色度学基础5.1光度学和色度学基础5.2成像系统像面的光照度5.3像差理论第5章光度学和色度学基础5.1光度学和色度学基础辐射量：纯粹的描述电磁辐射的物理量；光学量：视觉感受来度量可见光。一.辐射量（E）辐射能:反射、传输、接收的能量，单位焦耳。（J）2.辐通量：单位时间内的辐射能，单位瓦特。（W）3.辐出度：辐射源单位发射面积发出的辐通量。（W/m2)4.辐照度：辐射照射面单位受照面积上接收的辐通量。（W/m2)5.辐强度：点辐射源在单位立体角发出的辐通量。（W/sr）6.辐亮度：发光源的元面积在方向的辐亮度为该辐射面在垂直于该方向的平面上的单位投影面积在单位立体角内

2、发出的辐通量。(W/(Sr·m2))二.光学量与辐射量相对应，有以下的光学量（下标V）光通量；单位流明(lm)；对人眼刺激程度光出射度(lm/m2)；光照度(1lx=1lm/m2)；发光强度(1cd=1lm/sr)；光亮度(cd/m2)。发光强度的单位为坎德拉，是国际单位制七个基本量之一，规定为：一个光源发出频率为540*1012Hz的单色光，在一定方向的辐射强度为：1/683W/sr,则该方向上的发光强度为1坎。发光强度为1坎的匀强点光源，在单位立体角内发出的光通量为1流明（lm）。光源名称亮度（cd/m2）在地球上看到的太阳普通电弧太阳照射下漫射的白色表面钨丝白炽灯灯丝在地

3、球上看到的月亮表面人工照明下书写阅读时的纸面白天的晴朗天空超高压气体放电灯15×10815×1073×104(500~1500)×10425×102105×10325×108表1常见发光体表面光亮度的近似值被照表面照度（lx）无月夜间在地面上生产的照度满月在天定时对地面产生的照度辨认方向所需要的照度办公室工作所必需的照度晴朗夏日采光良好时室内照度太阳直射的照度3×10-40.2120~100100~500105表2常见受照物体表面光照度值三.光学量和辐射量间的关系1.光谱光效率函数光学量和辐射量间的关系取决于人眼的视觉特性。人眼对不同波长光响应的灵敏度是波长的函数：明视觉光谱光

4、效率函数的峰值=5.55×10-7m暗视觉光谱光效率函数的峰值=5.07×10-7m2.光学量和辐射量间的关系在很小的波长范围内：波长(nm)V(λ)V’(λ)波长(nm)V(λ)V’(λ)3800.000040.0005895900.75700.06553900.000120.0020296000.63100.033154000.00040.009296100.50300.015934100.00120.034846200.38100.00744200.00400.09666300.26500.003344300.01160.19986400.17500.00154400.0

5、230.32816500.10700.000684500.0380.45506600.06100.0003134600.0600.56706700.03200.0001484700.0910.67606800.01700.0000724800.1390.7936900.00820.0000354900.2080.9047000.00410.0000185000.3230.9827100.00210.0000095100.5030.9977200.001050.00000485200.7100.9357300.000520.00000265300.8620.8117400.000

6、250.00000145400.9540.6507500.000120.000000765500.9950.4817600.000060.000000435600.9950.32887700.000030.000000245700.9520.20767800.0000150.000000145800.8700.1212在整个可见光谱范围内：四、光传播过程中光学量的变化规律1.点光源在与之距离为r处的表面形成的照度点光源在被照表面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。2.面光源在与之距离为r处的表面上形成的照度3.单一介质元光管内光亮度的传递两个面积很小的截

7、面构成的直纹曲面包围的空间，就是一个元光管。光在元光管传播，无光能损失。所以，光在元光管内传播，各截面上的光亮度相同4.余弦辐射体发光强度空间分布可用下式表示的发光表面：余弦辐射体在各方向的光亮度相同：余弦辐射体可能是发光面，也可能是投射或反射体乳白玻璃漫反射面余弦辐射体向平面孔径角为U的立体角范围内发出的光通量：余弦辐射体的光出射度为：第二节成像系统像面的光照度一.轴上像点的光照度轴上像点的照度与孔径角正弦的平方成正比，与线放大率的平方成反比。轴上像点的光照度为二.轴外像点的光照度当U´M