浙大物理考研资料-浙大光学课件-第二章 光度学

dF kdF.(k 1)
ny sin u nysin u
n2dS sin 2 u n2dSsin 2 u
n2dS 2sin u cos udu
n2dS 2sin ucos udu
dF B dS cosu 2 sin udu
dF kdF
kB
n
2
dS
2
sin
u
cos
udu
n
像的亮度：B kB n 2
1 dS
BdScosd
2
B cosd B0
d 2 cos sin d B 0
§2.5 像的亮度、照度
令面元dS亮度为B
孔径u和u+du 之间环带中进
umax du
u
入系统的光通 量为：
dS
入瞳
du
um ax
u
dS
出瞳
dF B dS cosu 2 sin udu
进入u’和u’+du’中的光通量：
B
余弦发射体
激光器 S
定向发射体
(10mW) He-Ne Laser
S 1mm2, 2
B 1010W / m2 sr
B太阳 3106W / m2 sr
§2.4 照度
定义：入射在被照物体
dF
单位面积上的光通量
dS
E dF dS
1lx 104 ph
1lx
(勒克斯)
1
lm m2
1ph(辐透) 1 lm cm2
§2.1 光通量
一、辐射通量
单位时间内光源发出或通过一定接收截 面的电磁辐射能量，也称辐射功率
热辐射通量：d,d e d
e为辐射通量的谱密度
—与波长的关系决定于辐射物体的性质 和发生辐射的条件
整个波长范围 0 ed 单位(SI)：w
二、视见函数
设任一波长为λ的光和波长为555nm的光，
对人眼产生同样亮暗感觉所需的辐射通
§2.3 光亮度
定义：扩展光源的表面面元在某一方向 上单位投影面积的发光强度
dI Br dS cos i
B dF ddS cos i
单位：cd/m2
d
1sb(熙提)
1
lm cm2
sr
dS
i
r
n
朗伯余弦定律
dIi dIn cos i
dI i
dS i dIn
Bi
dIi dS cos i
dI n dS
n
进入系统的总光通量为
F 2BdS umax sin u cos udu 0 BdS sin 2 umax
系统射出的总光通量为
F
kkBBdnnS s2idnS2dsuFinma2x2umBaxdS
cos
u
sin
udu
像的照度：
E
F dS
kB
n n
2
sin
2
um ax
定义:
主观亮度：人眼视网膜上所产生的照度
光源与被照面互易
E
S1
BdS1 cos i1 cos i2 r2
[例]设天空为亮度均匀的朗伯体，其亮
度为B，试证明，在露天水平面上的照
度E=πB
证明：由互易知，亮度为B的天
空照射在水平面元dS’上的光通量
dS
θ
dθ
dF’等于亮度为B的面元dS’发射于
dS’
整个天空上的光通量dF
E
dF dS
dF dS
1.点光源产生的照度
dF
Id
I
dS r2
cos i
E
dS dF
r 2
I
cos i
n
i d r dS
P
2.面光源产生的照度
dI BdS1 cosi1
亮度B
i1n1
n2
i2
d
dS2 cos i2 r2
r
dS1
dS2
dF
BdS1
cos i1
dS2 cos i2 r2
dE
dF dS2
BdS1 cos i1 cos i2 r2
1W () 683V ()lm
四、发光效率 F
§2.2 发光强度
定义：点光源沿Fra Baidu bibliotek一方
向上单位立体角内发出
的光通量
d
I dF
P
d
1cd
(坎德拉)
1
lm(流明) sr (球面度)
球坐标系
I I (i,) idi
O
d sin idid
d
dF I (i,)sin idid
2
F 0 0 I (i,) sin idid
E
n n
2
kB
4
De f
2
De瞳孔直径 f 眼睛焦距
量分别为ΔΦλ和ΔΦ555，则定义
V () 555
V () 1, 555nm V () 1,其它波长 V () 0,可见光范围外
夜间相比白天, V(λ)
视见函数朝短
波方向移动
λ
三、光通量
dF V () d V ()ed
—辐射通量所引起视觉的本领
全部光通量：F
0 V ()ed
单位： 1lm( 555nm) 0.00146W lm(流明) 1W ( 555nm) 683lm