辐射度、光度与色度及其测量 第2章
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第2讲辐射度学与光度学的基础知识.ppt
距离平方反比定律
点源在接收面上产生的照度
I
Ex
d
dA
I d dA
I
dA cos
l2
dA
I cos
l2
dΩ n
lθ
x
dA
A
面源在接收面上产生的照度？《教材》P37 图2-8
朗伯余弦定律（1）
朗伯辐射体：辐射亮度与辐射方向无关
（漫反射体） Lθ = L0 = L
I I0
辐射度学的基本辐射量（4）
辐射亮度 Le 辐射源单位表观面积向单位立体角内发射的
辐射通量，单位为W/sr·m2（瓦每球面度平方米）
Le
dIe
dS cos
d 2e
ddS cos
光谱辐射量
辐射源发射的能量往往是由很多波长 的辐射所组成的，我们更关心能量的光谱 分布。 光谱辐射量（辐射量的光谱密度） 含义：单位波长间隔内的辐射量；
Фe = dQe /dt
辐射度学的基本辐射量（2）
辐射出射度（辐出度）Me
辐射源单位面积向半球空间（2π立体角）发 射的辐射通量，单位为W/m2（瓦每平方米）
Me
de dS
辐照度 Ee
接收面单位面积上接收的辐射通量，单位为W/m2
Ee
d e dS
辐射度学的基本辐射量（3）
辐射强度 Ie 点源向空间某一方向、单位立体角内发
辐射度学与光度学的概念
辐射度学 研究电磁波辐射能量的测试和计量的一门科学 辐射度量 用能量单位定量描述电磁波辐射的客观物理量 光度学 研究可见光能量的测试和计量的一门科学 光度量 人眼接收的光辐射所引起的视觉刺激大小的度量
三度学习题与思考题(理论部分)
《辐射度、光度与色度及其测量》习题及思考题第一章辐射度量、光辐射度量基础1.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段？2.简述发光强度、亮度、光出射度、照度等定义及其单位。
3.试述辐射度量与光度量的联系和区别。
4.人眼视觉的分为哪三种响应？明暗和色彩适应各指什么？5.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度？6.试述人眼的分辨力的定义及其特点。
7.简述人眼对间断光的响应特性，举例利用此特性的应用。
8.人眼及人眼－脑的调制传递函数具有什么特点？9.描述彩色的明度、色调和饱和度是怎样定义的，如何用空间纺锤体进行表示？10.什么是颜色的恒常性、色对比、明度加法定理和色觉缺陷。
11.简述扬-赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立颜色学说。
12.朗伯辐射体是怎样定义的？其有哪些主要特性？13.太阳的亮度L＝1.9⨯109 cd/m2，光视效能K＝100，试求太阳表面的温度。
14.已知太阳常数(大气层外的辐射照度)E=1.95 cal/min/cm2，求太阳的表面温度(已知太阳半径R s=6.955⨯105 km，日地平均距离L=1.495⨯109 km)。
15.某一具有良好散射透射特性的球形灯，它的直径是20cm，光通量为2000lm，该球形灯在其中心下方l=2m处A点的水平面上产生的照度E等于40lx，试用下述两种方法确定这球形灯的亮度。
(1)用球形灯的发光强度；(2) 用该灯在A点产生的照度和对A点所张的立体角。
16.假定一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡在各方向均匀发光，求其发光强度。
17.有一直径d=50mm的标准白板，在与板面法线成45︒角处测得发光强度为0.5cd，试分别计算该板的光出射度M v、亮度L和光通量Φv。
18.一束光通量为620lm，波长为460nm的蓝光射在一个白色屏幕上，问屏幕上在1分钟内接受多少能量？19.一个25W的小灯泡离另一个100W的小灯泡1m，今以陆米－布洛洪光度计置于两者之间，为使光度计内漫射“白板”T的两表明有相等的光照度，问该漫射板T应放在何处？20.氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW，此光束的光通量为多少？若激光束的发散半角1mrad，放电毛细管的直径为1mm，并且人眼只能观看1cd/cm的亮度，问所戴保护眼镜的透射比应为多少？21.在离发光强度为55cd的某光源2.2m处有一屏幕，假定屏幕的法线通过该光源，试求屏幕上的光照度。
辐射度光度与色度及其测量
辐射度光度与色度及其测量绪论一基本问题：1 辐射度学：电磁辐射能的度量与测量：解决电磁辐射能量的定义和测量方法。
建立统一的标准。
是单纯的客观物理量的问题在光电转换、光化学效应、光生物技术、光的热加工，激光技术等领域都有广泛应用。
2光度学：光辐射能引起的人眼视觉刺激效果的量度和测量。
解决：人眼对光刺激效果的特性（平均特性）刺激效果的量化，刺激量的定义和测量。
主要用于照明，环境工程、测量技术等领域3色度学：有色光辐射能引起的人眼视觉刺激效果的量度和测量。
问题涉及：人眼颜色视觉特性、色光刺激与人眼感觉的量化定义、颜色的匹配与显示规律，颜色匹配技术、颜色的测量方法，颜色的分类与排列。
在涉及有颜色的领域都有应用（和视觉颜色判断有关问题）颜色本身的测量，温度测量、遥感，管理等等第一章辐射度与光度学基础问题：怎样描述一个辐射体的性质？§1-1 辐射度的基本物理量Q1、辐射能：e以辐射形式发射、传播或接收的能量。
单位为焦耳——J一般可描述辐射能的积累。
2、 辐射通量：e Φ（辐射功率 e P ）以辐射形式发射、传播或接收的功率，（单位时间内的辐射能）。
单位为W （瓦）（焦耳每秒）W/sr 。
描述辐射源的时间特性。
dtdQ ee =Φ （1-1）3、 辐射强度：（I ）在给定方向上的单位立体角内点辐射源发出的辐射通量（辐射功率）单位为W/sr （瓦每球面度）ΩΦ=d d I ee（1-2）点辐射源：辐射源尺寸比传输距离小的多。
例如在地球上可以把太阳视为点光源。
点光源发射球面波，不计辐射损失（反射、散射、吸收）其辐 射强度不变（为什么）对各向同性点光源有Ω=Φe e I （1-3）在空间所有方向上有e e I π4=Φ （1-4）多数光源的辐射强度并不是各向同性的。
如白炽灯。
这种情况有 ⎰⎰⎰=Ω=Φθθϕθφφθππd I d d Ie e e sin )()(020(1-5)4、 辐亮度（L ）辐射源在垂直其传输方向上单位表面积上的辐射强度。
辐射度学和光度学基础课件
能源利用效率。
02
医学影像技术
在医学影像技术中，辐射度学的知识可以帮助我们理解影像的形成机制
和优化影像质量；同时，光度学的知识可以帮助我们设计更好的医用光
源和照明系统。
03
视觉科学
光度学的知识在视觉科学中有着广泛的应用，例如人眼的光觉响应、颜
色视觉等；而辐射度学的知识可以帮助我们理解视觉感知的物理基础。
辐射度和光度在照明设计 中的应用
照明设计的基本原则
功能性原则
照明设计应满足人们的 基本照明需求，提供足 够的亮度以适应不同的
活动和环境。
舒适性原则
照明设计应考虑人的视 觉舒适感，避免过强或 过弱的光线造成视觉疲
劳或不适。
经济性原则
照明设计应考虑成本和 能耗，合理选择高效、 节能的照明设备和控制
系统。
研究的范围不同
辐射度学的研究范围涵盖了整个电磁波段，而光度学主要关注可见 光波段。
应用的领域不同
辐射度学在能源、环境、气象等领域有广泛应用，而光度学在照明 、显示、摄影等领域有广泛应用。
辐射度学与光度学的应用领域
01
能源与环境监测
辐射度学的方法可以用于测量和监测环境中的电磁辐射能量，例如太阳
辐射、地球辐射等；光度学的知识可以用于设计合理的照明系统，提高
辐射度学主要研究电磁辐射的能量分布和传输，而光度学则关注光 辐射的度量、测量和应用。
两者有共同的基础概念
例如，辐射通量、辐射照度、辐射亮度等概念在两者中都有涉及。
两者在某些领域有交叉
例如，在照明工程和光环境设计中，光度学的知识和方法常常与辐 射度学的知识相结合。
辐射度学与光度学的区别
研究重点不同
辐射度学更注重电磁辐射的物理特性和传输规律，而光度学更注 重光辐射的视觉感知和应用。
辐射度量光度量基础
光源在指定方向上通过单位立体角内的光通量。
I
d d
(4)光亮度 (L，luminance) 面光源在给定方向上，单位正投影面积的L发光d 2强度/ d。dAcos dI / dAcos
(5)光出射度(M，Lminous exitance)
面光源单位元表面内向外所发射的光通量。 (6) 光照度(E，illuminance)
被照物体单位元表面里入射或获得的光通量。
M dQ dA
E dQ dA
第二十四页，共87页。
1.2 光度量
1、光视效能
为了描述光源的光度与辐射度的关系，通常引入光视效能 K ，其定义为目视引 起刺激的光通量 与光源发出的辐 射通量 之比，单位为（lme/W）。
常见光源的光视效能:
K e
光源类型 钨丝灯(真空) 钨丝灯(充气) 石英卤钨灯 气体放电管
符号上加下标“e”，而在光度量符号上加下标“v”。
第二十三页，共87页。
1.2 光度量
(1)光量(Q，quantity of light )
光源在指定时间内发出的光能。
(2)光通量(，luminous flux)
光源在单位时间内发出的光能。
dQ dt
(3)光强度(I，luminous Intensity)
如果观测中使用光学系统，当源的像小于探测器，就可以看成是点源。
均匀点辐射源（各向同性）辐射强度I不随方向变化，故整个球面的辐射通量
为：
I 4I
第八页，共87页。
1.1 辐射度量
(5) 辐射出射度(M，Radiant exitance) 辐射出射度表示扩展源单位面积向半球空间发射的功率(或辐射通量)，是描述
1.1 辐射度量
(3) 光子辐射强度
I
d d
(4)光亮度 (L，luminance) 面光源在给定方向上，单位正投影面积的L发光d 2强度/ d。dAcos dI / dAcos
(5)光出射度(M，Lminous exitance)
面光源单位元表面内向外所发射的光通量。 (6) 光照度(E，illuminance)
被照物体单位元表面里入射或获得的光通量。
M dQ dA
E dQ dA
第二十四页，共87页。
1.2 光度量
1、光视效能
为了描述光源的光度与辐射度的关系，通常引入光视效能 K ，其定义为目视引 起刺激的光通量 与光源发出的辐 射通量 之比，单位为（lme/W）。
常见光源的光视效能:
K e
光源类型 钨丝灯(真空) 钨丝灯(充气) 石英卤钨灯 气体放电管
符号上加下标“e”，而在光度量符号上加下标“v”。
第二十三页，共87页。
1.2 光度量
(1)光量(Q，quantity of light )
光源在指定时间内发出的光能。
(2)光通量(，luminous flux)
光源在单位时间内发出的光能。
dQ dt
(3)光强度(I，luminous Intensity)
如果观测中使用光学系统，当源的像小于探测器，就可以看成是点源。
均匀点辐射源（各向同性）辐射强度I不随方向变化，故整个球面的辐射通量
为：
I 4I
第八页，共87页。
1.1 辐射度量
(5) 辐射出射度(M，Radiant exitance) 辐射出射度表示扩展源单位面积向半球空间发射的功率(或辐射通量)，是描述
1.1 辐射度量
(3) 光子辐射强度
辐射度与光度学基础知识课件
详细描述
辐射度学主要研究电磁波的发射、传播、吸收、散射和转换等过程，以及这些 过程中电磁波的能量分布和传输规律。它涉及到电磁波与物质相互作用的基本 规律，是光学、光谱学、热力学等多个学科的基础。
辐射度学单位
总结词
辐射度学中常用的单位包括瓦特、焦耳、坎德拉等，用于描述电磁辐射的能量、功率和亮度等物理量 。
照明工程中的辐射度和光度学的综合应用
在照明工程中，辐射度和光度学是相 辅相成的两个领域，综合应用可以更 好地满足实际需求。
综合应用还体现在照明设计过程中， 需要综合考虑光源的辐射特性和光照 效果，以及人类视觉感知的需求，以 实现最佳的照明效果。
通过结合辐射度和光度学的原理，可 以更精确地控制光源的辐射特性和光 照效果，提高照明质量和效率。
照明工程中的辐射度学应用
辐射度学是研究光辐射在空间分布、传输和度量的科学，在照明工程中有着广泛的 应用。
利用辐射度学原理，可以精确测量和控制光源的辐射特性，如光谱分布、光强空间 分布、辐射温度等，从而优化照明系统的性能。
辐射度学还用于研究光环境对人类视觉感知的影响，为照明设计提供科学依据，提 高照明质量和舒适度。
详细描述
辐射度学涉及一系列物理量，这些物理量用于描述电 磁波的各种特性。其中包括辐射能量（描述电磁波携 带的能量大小），辐射通量（描述单位时间内通过某 一面积的能量大小），辐射强度（描述光源在某一方 向上发射的光的强度），辐射亮度（描述物体表面反 射或发射光的亮度）。这些物理量在研究电磁波的发 射、传播、吸收、散射和转换等过程中具有重要意义 。
详细描述
流明是光通量的单位，表示单位时间内发出的光的总量。坎德拉是发光强度的单位，表示单位方向上单位立体角 内发出的光的强度。勒克斯是光照强度的单位，表示单位面积上单位立体角内发出的光的强度。这些单位在光度 学中具有重要地位，用于描述光辐射的度量和性质。
辐射度学主要研究电磁波的发射、传播、吸收、散射和转换等过程，以及这些 过程中电磁波的能量分布和传输规律。它涉及到电磁波与物质相互作用的基本 规律，是光学、光谱学、热力学等多个学科的基础。
辐射度学单位
总结词
辐射度学中常用的单位包括瓦特、焦耳、坎德拉等，用于描述电磁辐射的能量、功率和亮度等物理量 。
照明工程中的辐射度和光度学的综合应用
在照明工程中，辐射度和光度学是相 辅相成的两个领域，综合应用可以更 好地满足实际需求。
综合应用还体现在照明设计过程中， 需要综合考虑光源的辐射特性和光照 效果，以及人类视觉感知的需求，以 实现最佳的照明效果。
通过结合辐射度和光度学的原理，可 以更精确地控制光源的辐射特性和光 照效果，提高照明质量和效率。
照明工程中的辐射度学应用
辐射度学是研究光辐射在空间分布、传输和度量的科学，在照明工程中有着广泛的 应用。
利用辐射度学原理，可以精确测量和控制光源的辐射特性，如光谱分布、光强空间 分布、辐射温度等，从而优化照明系统的性能。
辐射度学还用于研究光环境对人类视觉感知的影响，为照明设计提供科学依据，提 高照明质量和舒适度。
详细描述
辐射度学涉及一系列物理量，这些物理量用于描述电 磁波的各种特性。其中包括辐射能量（描述电磁波携 带的能量大小），辐射通量（描述单位时间内通过某 一面积的能量大小），辐射强度（描述光源在某一方 向上发射的光的强度），辐射亮度（描述物体表面反 射或发射光的亮度）。这些物理量在研究电磁波的发 射、传播、吸收、散射和转换等过程中具有重要意义 。
详细描述
流明是光通量的单位，表示单位时间内发出的光的总量。坎德拉是发光强度的单位，表示单位方向上单位立体角 内发出的光的强度。勒克斯是光照强度的单位，表示单位面积上单位立体角内发出的光的强度。这些单位在光度 学中具有重要地位，用于描述光辐射的度量和性质。
02光度学与色度学基础
（1）假定点光源的发光强度为I（cd），则它发出的总光通 量等于4πΙ；而一个半径为R的球，总球面积为4πR2。所以点光 源往距离R处所产生的照度E为
E= I R2
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（2）由照度定义推导 距离平方反比定律：
立体角元与面元的关系
点P向一个垂直面元dA所张的立体角dΩ=dA/R2，可得：
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一、视觉与光
1. 辐射波谱及光辐射
以电磁波形式或粒子(光子)形式传播的能量，它们可用 光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程被称为 光辐射。
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可见光
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发光强度 I = dΦ dΩ
dΩ: 立体角元，dΦ: 立体角元所包合的光通量 发光强度单位: cd(坎德拉)。
发光强度与光通量之间的另一个关系
Φ = ∫ΩIdΩ
对于一个各向同性的点光源，它向空间所有方向发出的光 强度均相等，且等于G cd，则它发出的总光通量为4πG 1m。
当人由暗环境进入亮环境时，看不清物体，但经过一段时 间后，人眼适应了，能够获得清晰的视觉，这种适应过程称为 明适应。
明适应包含的两种生理过程： • 减少射入眼内的光能； • 人眼由杆体细胞起作用转变成锥体细胞起作用。
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暗适应
当人由亮环境进入暗环境时，开始人眼看不清周围的物 体，经过一段时间，人眼睁大，同时人眼由锥体细胞起作用 转变成杆体细胞起作用，因此人眼适应了新的亮度水平，能 够看清周围物体。
E= I R2
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（2）由照度定义推导 距离平方反比定律：
立体角元与面元的关系
点P向一个垂直面元dA所张的立体角dΩ=dA/R2，可得：
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一、视觉与光
1. 辐射波谱及光辐射
以电磁波形式或粒子(光子)形式传播的能量，它们可用 光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程被称为 光辐射。
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可见光
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发光强度 I = dΦ dΩ
dΩ: 立体角元，dΦ: 立体角元所包合的光通量 发光强度单位: cd(坎德拉)。
发光强度与光通量之间的另一个关系
Φ = ∫ΩIdΩ
对于一个各向同性的点光源，它向空间所有方向发出的光 强度均相等，且等于G cd，则它发出的总光通量为4πG 1m。
当人由暗环境进入亮环境时，看不清物体，但经过一段时 间后，人眼适应了，能够获得清晰的视觉，这种适应过程称为 明适应。
明适应包含的两种生理过程： • 减少射入眼内的光能； • 人眼由杆体细胞起作用转变成锥体细胞起作用。
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暗适应
当人由亮环境进入暗环境时，开始人眼看不清周围的物 体，经过一段时间，人眼睁大，同时人眼由锥体细胞起作用 转变成杆体细胞起作用，因此人眼适应了新的亮度水平，能 够看清周围物体。
第二章辐射度光度基础
朗伯(J. H. Lambert)定律——余弦定律
• 按照cos 规律发射光通量的规 律，叫朗伯定律； • 余弦辐射体可以是自发光面， 也可以是透射或反射体； • 黑体，太阳和平面灯丝钨丝等 可视为余弦辐射体； • 一个均匀的球形余弦发射体， 从远处的观察者看来，与同样 半径同样亮度的圆盘无疑。
XV Km
780
380
X e ( )V( )d
人眼的光视效能K （lm/W）
V K m 0 V ( ) e ( ) d K K mV e ( ) d
0
e
V ( )视效率
常见光源的光视效能
• 光通量：光源在单位时间内，向周围空间辐射出的、使人 光视效能 光视效能 光源类型 光源类型 眼产生光感觉的能量，称为光通量，用符号Φv表示，单 (lm/W) (lm/W) 位为流明 (lm)。 钨丝灯 (真空) 8~9.2 1W电功率所发出的流明数 日光灯 27~41 • 人们通常以电光源消耗 (lm／W) 钨丝灯 (充气) 9.2~21 高压水银灯 34~45 来表征电光源的特性，称为发光效率，简称光效。电光源 的光效越高越好。 石英卤钨灯 30 超高压水银灯 40~47.5
的余弦变化。
朗伯余弦辐射体
发光强度的空间分布满足 的发光表面叫做余弦辐射体。
I0为发光面在法线方向的发光强度， Iθ为和法线成任意 角度θ方向的发光强度。发光强度向量Iθ端点的轨迹是一个与 发光面相切的球面，球心在法线上，球的直径为I0。
上图为用向量表示的余弦辐射体在通过法线的任意截面 内的光强度分布。
朗伯辐射体的辐射出射度与亮度的关系
dΦ L cos dSd LdS cos d LdS d 2 sin cos d
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第 2 章 热辐射定律及辐射源................................................................................................................................... 27
2.1 黑体辐射的基本定律....................................................................................................................................... 27 2.1.1 基尔霍夫定律 27 2.1.2 黑体辐射定律 29
2.1.2.1 普朗克辐射定律.................................................................................................................................................. 29 2.1.2.2 斯蒂芬—玻尔兹曼定律 ........................................................................................................................................ 29 2.1.2.3 维恩位移定律...................................................................................................................................................... 30 2.1.2.4 最大辐射定律...................................................................................................................................................... 30
2.4.2 自然辐射源 37
(1) 太阳............................................................................................................................................................................ 37 (2) 地球............................................................................................................................................................................ 38 (3) 月球............................................................................................................................................................................ 39 (4) 星球............................................................................................................................................................................ 40 (5) 大气辉光.................................................................................................................................................................... 40 (6) 夜天空辐射................................................................................................................................................................ 40
能多于同一时间放出的辐射能，则其总能量增加，温度升高；反之能量
减少，温度下降。
当辐射能入射到一个物体表面时，将发生三种过程：一部分能量被
A
物体吸收，一部分能量从物体表面反射，一部分透射。对于不透明物体，
一部分能量被吸收，另一部分能量从表面反射出去。被吸收的能量与入 射总能量之比，称为物体的吸收本领aλ；被反射的能量与入射总能量之 比，称为物体的反射本领ρλ。显然，对于不透明物体，物体的吸收本领 与反射本领之和为 1，即
黑体本身也不是一个抽象的概念。现实世界中许多光源可认为或近似认为是黑体，例如太阳、地球、 星球等。许多光源和辐射体，虽然它们的辐射特性和黑体相差较大，甚至还有吸收带(线)，但常常也用 与黑体相当的某些特性来近似地表征它们。
2.1 黑体辐射的基本定律
2.1.1 基尔霍夫定律
通常，一个物体向周围发射辐射能的同时，也吸收周围物体所放出的辐射能。如果某物体吸收的辐射
2.4.3 人工辐射源 41
(1) 白炽灯........................................................................................................................................................................ 41 (2) 气体放电灯................................................................................................................................................................ 44 (3) 半导体发光二极管(LED).......................................................................................................................................... 47 (4) 激光光源.................................................................................................................................................................... 48
B
图 2-1 真空密闭容器内的物体
aλ + ρλ = 1
(2-1)
实验指出，物体的发射本领eλ(即辐射出射度)和吸收本领之间有一定关系。如图 2-1 所示，把物体A和B 放在恒温T的真空密闭容器内，则物体与容器之间及物体与物体之间，只能通过光的辐射和吸收来交换能量。 实验证明：经过一定时间后系统达到热平衡，容器内的物体与容器温度相等，均为同一温度T。由于A和B 的表面状况不一样，它们辐射的能量也不一样。因此，只有当辐射能量多的物体吸收的能量也多时，才能 和其它物体一样保持温度T不变。即物体的发射本领和吸收本领之间有确定的比例关系。
2.4.4 标准照明体和标准光源 52 2.4.5 色温变换及光谱能量分布特性的改变 55
(1) 光源近似黑体分布时的色温变换 ............................................................................................................................... 55 (2) 光源偏离黑体分布时的色温变换 ............................................................................................................................ 57
2.2 黑体辐射的计算 .............................................................................................................................................. 30 2.3 辐射体的温度 .................................................................................................................................................. 32 2.3.1 分布温度 32 2.3.2 色温和相关色温 33 2.3.3 辐亮度温度 34 2.3.4 辐射温度 35 2.4 辐射源.............................................................................................................................................................. 35 2.4.1 人工标准黑体辐射源 35
2.1 黑体辐射的基本定律....................................................................................................................................... 27 2.1.1 基尔霍夫定律 27 2.1.2 黑体辐射定律 29
2.1.2.1 普朗克辐射定律.................................................................................................................................................. 29 2.1.2.2 斯蒂芬—玻尔兹曼定律 ........................................................................................................................................ 29 2.1.2.3 维恩位移定律...................................................................................................................................................... 30 2.1.2.4 最大辐射定律...................................................................................................................................................... 30
2.4.2 自然辐射源 37
(1) 太阳............................................................................................................................................................................ 37 (2) 地球............................................................................................................................................................................ 38 (3) 月球............................................................................................................................................................................ 39 (4) 星球............................................................................................................................................................................ 40 (5) 大气辉光.................................................................................................................................................................... 40 (6) 夜天空辐射................................................................................................................................................................ 40
能多于同一时间放出的辐射能，则其总能量增加，温度升高；反之能量
减少，温度下降。
当辐射能入射到一个物体表面时，将发生三种过程：一部分能量被
A
物体吸收，一部分能量从物体表面反射，一部分透射。对于不透明物体，
一部分能量被吸收，另一部分能量从表面反射出去。被吸收的能量与入 射总能量之比，称为物体的吸收本领aλ；被反射的能量与入射总能量之 比，称为物体的反射本领ρλ。显然，对于不透明物体，物体的吸收本领 与反射本领之和为 1，即
黑体本身也不是一个抽象的概念。现实世界中许多光源可认为或近似认为是黑体，例如太阳、地球、 星球等。许多光源和辐射体，虽然它们的辐射特性和黑体相差较大，甚至还有吸收带(线)，但常常也用 与黑体相当的某些特性来近似地表征它们。
2.1 黑体辐射的基本定律
2.1.1 基尔霍夫定律
通常，一个物体向周围发射辐射能的同时，也吸收周围物体所放出的辐射能。如果某物体吸收的辐射
2.4.3 人工辐射源 41
(1) 白炽灯........................................................................................................................................................................ 41 (2) 气体放电灯................................................................................................................................................................ 44 (3) 半导体发光二极管(LED).......................................................................................................................................... 47 (4) 激光光源.................................................................................................................................................................... 48
B
图 2-1 真空密闭容器内的物体
aλ + ρλ = 1
(2-1)
实验指出，物体的发射本领eλ(即辐射出射度)和吸收本领之间有一定关系。如图 2-1 所示，把物体A和B 放在恒温T的真空密闭容器内，则物体与容器之间及物体与物体之间，只能通过光的辐射和吸收来交换能量。 实验证明：经过一定时间后系统达到热平衡，容器内的物体与容器温度相等，均为同一温度T。由于A和B 的表面状况不一样，它们辐射的能量也不一样。因此，只有当辐射能量多的物体吸收的能量也多时，才能 和其它物体一样保持温度T不变。即物体的发射本领和吸收本领之间有确定的比例关系。
2.4.4 标准照明体和标准光源 52 2.4.5 色温变换及光谱能量分布特性的改变 55
(1) 光源近似黑体分布时的色温变换 ............................................................................................................................... 55 (2) 光源偏离黑体分布时的色温变换 ............................................................................................................................ 57
2.2 黑体辐射的计算 .............................................................................................................................................. 30 2.3 辐射体的温度 .................................................................................................................................................. 32 2.3.1 分布温度 32 2.3.2 色温和相关色温 33 2.3.3 辐亮度温度 34 2.3.4 辐射温度 35 2.4 辐射源.............................................................................................................................................................. 35 2.4.1 人工标准黑体辐射源 35