光輻射測量

1、光輻射測量,,光輻射測量,基本概念和基本理論光強和照度的測量光通的測量色度學基礎(chǔ),基本概念和基本理論,輻射、光、視覺,光波是屬于一定波長范圍內(nèi)的電磁波。光波作用于人眼時產(chǎn)生視覺感受。——視覺是光本身和人眼相互作用的產(chǎn)物。,基本概念和基本理論,輻射、光、視覺,光波的范圍——我們研究的對象范圍,基本概念和基本理論,輻射、光、視覺,人眼的視覺靈敏度—光譜光效率曲線人眼對不同的顏色(波長)有不同的靈敏度。 而這是產(chǎn)生不同燈有

2、不同光效的基礎(chǔ)。,——將可見光范圍內(nèi)的電磁輻射能量與人眼的視覺特性相聯(lián)系來評價，稱之為光度學。,基本概念和基本理論,光通、光強、照度、亮度的概念,光通(Ø, lumen, lm) 眼敏感曲線乘380-780nm之內(nèi)輻射總數(shù)-明視覺曲線光強(I, candela, cd) 單位立體角光通（I=d Ø/dω）-立體角是球面區(qū)域?qū)η蛎姘霃狡椒降谋日斩?E, lux, lm/m 2 ) 單位表面光

3、通（E= d Ø/dA）亮度(L, nit, cd/m 2 ) 單位面積的發(fā)光強度 （L=dI/dAcosα）-α：與單位面積法線的夾角,基本概念和基本理論,光學測量中的幾個基本定律,◆朗伯定律 朗伯光源特性：①單位面積上輻射的光通量R為其亮度L的π倍。 ②當兩個元表面da1和da2亮度相等時，一個元表面發(fā) 送到另一個元表面的光通量等于它自另一元表面獲

4、得的光通量?！艟嚯x平方反比定律 垂直于光線傳播方向的被照表面的照度，與光強I成正比，而與從光源 到被照表面的距離平方成反比。◆照度的余弦定則,基本概念和基本理論,各光量之間的關(guān)系,光強和照度的測量,光強的測量,光強基準坎得拉是光源發(fā)出頻率為540×1012赫茲的單色輻射，在給定方向的輻射強度為沒球面度1/683瓦時，其光強為1坎得拉。光強標準燈,光強和照度的測量,光強的測量,目視法（目視

5、光度計）在光具座兩端分別放置并打開標準燈、待測燈，移動謾射屏在光具座的位置，至肉眼觀察兩面光照度一致為止，根據(jù)距離平方反比定律測量。（誤差受經(jīng)驗限制，另可測色溫）如待測燈與標準燈光強差太多，如何解決？,光強和照度的測量,光強的測量,光電法測量用光電接收器代替人眼需要加濾光設(shè)備以使光電接收器的光譜靈敏度與人眼相符結(jié)果需要修正,光強和照度的測量,照度的測量,照度計和照度計的定標,光通量的測量,光通量的標準,光強基準

6、→光通量付基準燈→,光通量工作基準燈→各級光通量標準燈,光通量的測量,光通量的測量,◆光通球◆分布光度計◆光譜光度法,光通量的測量,光通量的測量——光通球,●光通球原理●光通球?qū)嶋H結(jié)構(gòu)●光通球測量光通量●測量結(jié)果的修正●無擋屏光通球,光通量的測量,●光通球結(jié)構(gòu)和原理,球內(nèi)表面為理想謾射面 光源在球內(nèi)任意點N建立的照度為E1，將N點看為一個二次發(fā)光體，則N點附近單元面積發(fā)射的光通量（不考慮一次、二次謾射對N點的影響）為

7、ρE1，N點附近的亮度為L= ρE1/π 故在N點附近的元面積da因一次謾射光線在M點附近產(chǎn)生的二次照度為dE2=L·da·cos2α/（NM）2=L·da/4r2 *根據(jù)E=I/R2 I=L·da·cosα得出dE2=ρ·E1da/4πr2，從而得出整個球面在M點引起的二次照度E2=∫dE2=ρ/4πr2·∫E1da（其中∫E1

8、da即為光源S直接照射到球面的全部光通Φ）；類似得出E4=ρE3=ρ2E2；得出總的在M點的照度E=E1+E2+E3+……=E1+（1+ρ+ρ2+……）=E1+（Φ/4πr2）·[ρ/（1-ρ）] *其中E1為光源S直接在M點引起的照度，實際結(jié)構(gòu)中光源S為于球心，用擋屏擋去直接照度，并將M點設(shè)置為接受器位置，則在接受器的照度為E= Φ/4πr2）·[ρ/（1-ρ）],光通量的測量——光通球,光通量的測量,光

9、通量的測量——光通球,●光通球測量光通量以及測量結(jié)果的修正,測量前：對光通球檢查，測試標準燈光通測量：比較法；標準燈與待測燈在窗口上的照度分別為Es 和Ex，探測器產(chǎn)生的光電流分別為Is和 Ix，可知Φx=Ex·Φ/Es測量后：修正；光通球不均勻、自吸收、總的相對光譜靈 敏度、異色溫光源 等等。,光通量的測量,光通量的測量——光通球,●

10、無擋屏光通球,由普通光通球發(fā)展而來，無擋屏設(shè)計去除了普通光通球測量誤差的最大因素。更符合光通理論模型。,光通量的測量,光通量的測量——分布光度計,●分布光度計原理●分布光度計實際結(jié)構(gòu),測量單位立體角內(nèi)某一個截面的照度，再以該照度乘該截面面積得出光通。在光源外某一封閉曲面，測量每一單位面積的照度即可得出該光源的總光通。等角度法和等立體角法,光通量的測量,光通量的測量——光譜光度法,●原理,對光源作光譜能量分析再用V（λ）進行

11、計算。,●已知標準光源的絕對光譜輻射通量，Φeλ和Φeλ1分別為標準光源和被測光源的輻射通量光譜密度，兩者比值為R（λ），則被測光源光通量Φ1=Km∫R（λ）ΦeλV（λ）dλ●已知標準光源的相對光譜分布和總光通量，Φ1=Φ· ∫R（λ）ΦeλV（λ）dλ/ ∫ΦeλV（λ）dλ,色度學基礎(chǔ),色溫色坐標顯色指數(shù),色度學基礎(chǔ),色溫和相關(guān)色溫 當光源所發(fā)出的光的顏色與黑體在某一溫度下輻射的顏色相同時，黑體的溫度就稱為該光源

12、的顏色溫度Tc，簡稱色溫（CT）,各光的色溫值,色度學基礎(chǔ),2700K熾白色3000K暖白色3500K白色4000K冷白色5000K日光色6500K冷日光色,,相同色溫的光源有相同的顏色表現(xiàn),色溫,色度學基礎(chǔ),相關(guān)色溫,若光源發(fā)射的光與黑體在某一溫度下輻射的光顏色最接近，即在均勻色度圖上的色距離最小，則黑體的溫度就稱為該光源的相關(guān)色溫（CCT）.,u—v色度圖中黑體軌跡和等色溫線[LM],色度學基礎(chǔ),色

13、坐標,所有顏色系統(tǒng)的起點是標準的觀察，即CIE1931年制定的色匹配函數(shù)x(λ ),y(λ ) and z(λ ) 。用三個光譜線(436,546,700)進行顏色測試。使用以上色匹配函數(shù)和光譜能量分布S(λ ) 作為光源，X，Y，Z三值被計算：,我們對顏色的感覺可以用這些量來測定。如果二個光源有著不同的能量分布 S1(λ ) 和 S2(λ )，但卻有著相同的刺激值(X1 = X2 , Y1 = Y2, Z1 = Z2)，那么在相同的條