最新北京理工大学应用光学课件第六章教学讲义PPT
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举例：人眼同时观察距离相同的两个辐射体A和B，假定辐射强 度相同，A辐射波长为600nm, B辐射波长为500nm。
V(600)=0.631 V(500)=0.323 A对人眼产生的视觉强度是B对人眼产生视觉强度的0.631/0.323倍 ，近似2倍。
若要使A和B对人眼产生相同的视觉强度，则辐射体A的辐射强度 应该是辐射体B强度的一半。
应用光学讲稿
把对人眼最灵敏的波长 55n5m的视见函数定为1，即
V(55)51
假定人眼同时观察两个位于相同距离上的辐射体A和B，这两 个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，A辐射的电磁波波长
为 ，B辐射的波长为555nm，人眼对A的视觉强度与人眼对 B的视觉强度之比，作为 波长的视见函数。
应用光学讲稿
平面上的角：
A
O
B
1弧度
AOB AB r
应用光学讲稿
应用光学讲稿
应用光学讲稿
应用光学讲稿
二、辐射强度
辐射体在某一指定方向上单位立体角范围内的辐射通量
符号： I e
Ie
d e d
单位：瓦每球面度（W/sr） 表示辐射体在不同方向上的辐射特性
应用光学讲稿
三、辐射出射度
辐射体上某一点附近某一微元面积上辐射的总辐射通量
Ie
168(W 3/s
r)
，则发光体在此方向
1cd c 1 1 W / sr 683
c 683 ( cd sr ) W
代回发光强度表示式， I68V3()Ie
若 I 1cd d 1sr
则 d Id 1 流明（lm）
应用光学讲稿
3、光谱光视效能 C与V ()的乘积称为光谱光视效能，用K(表) 示。
石英卤素灯 气体放电管
8~9.2 9.2~21
30 16~30
日光灯 高压水银灯 超高压水银灯
钠光灯
27~41 34~45 40~47.5
60
应用光学讲稿 计算举例：一个功率（辐射通量）为60W的钨丝充气灯 泡，假定它在各方向上均匀发光，求它的发光强度。
总的光通量应该等于整个波长范Fra Baidu bibliotek内上式的积分
d 0 0 K ()d e 0 K () e d
发光体的发光特性：光视效能
K e
0K()ed
0 ed
应用光学讲稿
光源种类
常见光源的光视效能 光视效能(lm/w) 光源种类
光视效能(lm/w)
钨丝灯（真空） 钨丝灯（充气）
北京理工大学应用光学课件 第六章
应用光学讲稿
概述
▲ 光学系统是一个传输辐射能量的系统 ▲ 能量传输能力的强弱，影响像的亮暗 ▲辐射度学：研究电磁波辐射的测试 计量计算的学科
▲光度学：在人眼视觉的基础上，研 究可见光的测试计量计算的学科
应用光学讲稿
§6-1 立体角的意义和它在光度学中的应用
一、立体角的意义和单位
• 辐射体发出电磁波，进入人眼，在可见光范围内，可以产 生亮暗感觉； •可见光范围内，人眼对不同波长光的视觉敏感度不同
•光度学中，为表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一
个函数 V ，称为视见函数，又称光谱光视效率。
应用光学讲稿
光线颜色
紫 紫 靛 靛 靛 蓝 蓝 蓝 蓝 蓝 绿 绿 绿 绿 黄 黄 黄 黄 黄
波长/nm
400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 555 560 570
Vλ
0.0004 0.0012 0.0040 0.0116 0.0230 0.0380 0.0600 0.0910 0.1390 0.2080 0.3230 0.5030 0.7100 0.8620 0.9540 0.9950 1.0000 0.9950 0.9520
发光强度与辐射度学中的辐射强度相对应。 发光强度指指定方向上单位立体角内发出光通量的多少。也 可以理解为在这一方向上辐射强度中有多少是发光强度。
Id d C(d V )d eC V ()Ie 单位：坎（德拉） cd
应用光学讲稿
常数C：CIE规定：当发光体发出的光全部是 55n5m的单色
光，在某一方向上辐射强度 上的发光强度为1cd。
单位：瓦每平方米（W/m2）
应用光学讲稿
五、辐射亮度
辐射体表面某点附近，在某一指定方向上单位立体角内单位 投影面积上发出的辐射通量
符号： L e
Le
Ie ds n
ds n ds cos
单位：瓦每球面度每平方米（W/sr.m2） 描述了辐射体不同位置不同方向上的辐射特性
应用光学讲稿
§6-3 人眼的视见函数
应用光学讲稿
§6-4 光度学中的基本量
一、发光强度和光通量
1、光通量定义 光度学中的光通量与辐射度学中的辐射通量相对应。假定有一 单色光，其辐射通量为d e ，其中能够引起视觉的部分为光通 量--------用人眼视觉强度来度量的辐射通量。
dCV()d e
C为单位换算常数。
应用光学讲稿
2、发光强度
符号： M e
Me
de ds
d e
A ds
单位：瓦每平方米（W/m2）
不管向哪个方向辐射，描述辐射体表面不同位置 上单位面积的辐射特性
应用光学讲稿
四、辐射照度
辐射照度与辐射出射度正好相反，不是发出辐射通量，而是 被辐射体上某一点附近某一微元面积上接收的总辐射通量
符号： E e
Ee
de ds
d e
A ds
光线颜色
黄 黄 橙 橙 橙 橙 橙 橙 红 红 红 红 红 红 红 红 红 红 红
波长/nm
580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760
Vλ
0.8700 0.7570 0.6310 0.5030 0.3810 0.2650 0.1750 0.1070 0.0610 0.0320 0.0170 0.0082 0.0041 0.0021 0.00105 0.00052 0.00025 0.00012 0.00006
K (λ6) 83V(λ ) 当V(1λ时 ) ，K (即 λ )m 最 K6大 83 ， scrd/W 称为最大光。 谱光视效能
V () 表示人眼对不同波长光辐射的敏感度差别，
K()表示辐射通量中有多少可以转变为光通量。
应用光学讲稿
4、连续光谱的光通量计算
有了光谱光视效能后，光通量公式可写成
d C(V )d e K ()d e
V(600)=0.631 V(500)=0.323 A对人眼产生的视觉强度是B对人眼产生视觉强度的0.631/0.323倍 ，近似2倍。
若要使A和B对人眼产生相同的视觉强度，则辐射体A的辐射强度 应该是辐射体B强度的一半。
应用光学讲稿
把对人眼最灵敏的波长 55n5m的视见函数定为1，即
V(55)51
假定人眼同时观察两个位于相同距离上的辐射体A和B，这两 个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，A辐射的电磁波波长
为 ，B辐射的波长为555nm，人眼对A的视觉强度与人眼对 B的视觉强度之比，作为 波长的视见函数。
应用光学讲稿
平面上的角：
A
O
B
1弧度
AOB AB r
应用光学讲稿
应用光学讲稿
应用光学讲稿
应用光学讲稿
二、辐射强度
辐射体在某一指定方向上单位立体角范围内的辐射通量
符号： I e
Ie
d e d
单位：瓦每球面度（W/sr） 表示辐射体在不同方向上的辐射特性
应用光学讲稿
三、辐射出射度
辐射体上某一点附近某一微元面积上辐射的总辐射通量
Ie
168(W 3/s
r)
，则发光体在此方向
1cd c 1 1 W / sr 683
c 683 ( cd sr ) W
代回发光强度表示式， I68V3()Ie
若 I 1cd d 1sr
则 d Id 1 流明（lm）
应用光学讲稿
3、光谱光视效能 C与V ()的乘积称为光谱光视效能，用K(表) 示。
石英卤素灯 气体放电管
8~9.2 9.2~21
30 16~30
日光灯 高压水银灯 超高压水银灯
钠光灯
27~41 34~45 40~47.5
60
应用光学讲稿 计算举例：一个功率（辐射通量）为60W的钨丝充气灯 泡，假定它在各方向上均匀发光，求它的发光强度。
总的光通量应该等于整个波长范Fra Baidu bibliotek内上式的积分
d 0 0 K ()d e 0 K () e d
发光体的发光特性：光视效能
K e
0K()ed
0 ed
应用光学讲稿
光源种类
常见光源的光视效能 光视效能(lm/w) 光源种类
光视效能(lm/w)
钨丝灯（真空） 钨丝灯（充气）
北京理工大学应用光学课件 第六章
应用光学讲稿
概述
▲ 光学系统是一个传输辐射能量的系统 ▲ 能量传输能力的强弱，影响像的亮暗 ▲辐射度学：研究电磁波辐射的测试 计量计算的学科
▲光度学：在人眼视觉的基础上，研 究可见光的测试计量计算的学科
应用光学讲稿
§6-1 立体角的意义和它在光度学中的应用
一、立体角的意义和单位
• 辐射体发出电磁波，进入人眼，在可见光范围内，可以产 生亮暗感觉； •可见光范围内，人眼对不同波长光的视觉敏感度不同
•光度学中，为表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义了一
个函数 V ，称为视见函数，又称光谱光视效率。
应用光学讲稿
光线颜色
紫 紫 靛 靛 靛 蓝 蓝 蓝 蓝 蓝 绿 绿 绿 绿 黄 黄 黄 黄 黄
波长/nm
400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 555 560 570
Vλ
0.0004 0.0012 0.0040 0.0116 0.0230 0.0380 0.0600 0.0910 0.1390 0.2080 0.3230 0.5030 0.7100 0.8620 0.9540 0.9950 1.0000 0.9950 0.9520
发光强度与辐射度学中的辐射强度相对应。 发光强度指指定方向上单位立体角内发出光通量的多少。也 可以理解为在这一方向上辐射强度中有多少是发光强度。
Id d C(d V )d eC V ()Ie 单位：坎（德拉） cd
应用光学讲稿
常数C：CIE规定：当发光体发出的光全部是 55n5m的单色
光，在某一方向上辐射强度 上的发光强度为1cd。
单位：瓦每平方米（W/m2）
应用光学讲稿
五、辐射亮度
辐射体表面某点附近，在某一指定方向上单位立体角内单位 投影面积上发出的辐射通量
符号： L e
Le
Ie ds n
ds n ds cos
单位：瓦每球面度每平方米（W/sr.m2） 描述了辐射体不同位置不同方向上的辐射特性
应用光学讲稿
§6-3 人眼的视见函数
应用光学讲稿
§6-4 光度学中的基本量
一、发光强度和光通量
1、光通量定义 光度学中的光通量与辐射度学中的辐射通量相对应。假定有一 单色光，其辐射通量为d e ，其中能够引起视觉的部分为光通 量--------用人眼视觉强度来度量的辐射通量。
dCV()d e
C为单位换算常数。
应用光学讲稿
2、发光强度
符号： M e
Me
de ds
d e
A ds
单位：瓦每平方米（W/m2）
不管向哪个方向辐射，描述辐射体表面不同位置 上单位面积的辐射特性
应用光学讲稿
四、辐射照度
辐射照度与辐射出射度正好相反，不是发出辐射通量，而是 被辐射体上某一点附近某一微元面积上接收的总辐射通量
符号： E e
Ee
de ds
d e
A ds
光线颜色
黄 黄 橙 橙 橙 橙 橙 橙 红 红 红 红 红 红 红 红 红 红 红
波长/nm
580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760
Vλ
0.8700 0.7570 0.6310 0.5030 0.3810 0.2650 0.1750 0.1070 0.0610 0.0320 0.0170 0.0082 0.0041 0.0021 0.00105 0.00052 0.00025 0.00012 0.00006
K (λ6) 83V(λ ) 当V(1λ时 ) ，K (即 λ )m 最 K6大 83 ， scrd/W 称为最大光。 谱光视效能
V () 表示人眼对不同波长光辐射的敏感度差别，
K()表示辐射通量中有多少可以转变为光通量。
应用光学讲稿
4、连续光谱的光通量计算
有了光谱光视效能后，光通量公式可写成
d C(V )d e K ()d e