1、 1 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
2、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 1、 辐射能： eQ 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 2、 辐射通量： e （辐射 功率 eP ） 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 （ 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
3、为 W/sr（瓦每球面度） ddI 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） 3 对各向同性点光源有 ee I （ 1-3） 在空间所有方向上有 ee I4 （ 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 dIddI eee s i n)()(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。单位为2./ msrW （瓦每球面度平方米） 4 c o sc o s2dAdddAdIL eee （ 1-6
4、） 实际上求一小面元上的平均辐射强度，如用来 描述扩展光源的辐亮度分布 是辐射传播方向与面元法线的夹角。 5、 辐射出射度 e 辐射源单位面积上发射的辐射通量。单位 2/mW dsdM e （ 1-7） 一般指面辐射源，往半空间 2 立体角发射的辐射通量 6、辐照度 e 接收面上单位面元被照射的辐射通量。单位 2/mW dsdE ee （ 1-8） 7、光谱辐射量 辐射量随波长的变化率。（辐射量的光谱密度） 光谱辐射 通量： dd ee )( （ 1-9） 表示辐射源发出的光在波长 处单位波长间隔内的辐射通量。 辐射源的总通量： dee )(0 (1-10) 5 相应的有： 光谱辐照度： dd
5、EE ee )( (1-11) 光谱辐亮度 ddLL ee )( (1-12) 光谱辐射出射度： ddMM ee )( (1-13) 1-2 朗伯辐射体及其辐射特性 朗伯辐射体：辐射体的辐亮度和方向无关，即辐射源各方向的辐亮度不变 。 绝对黑体和理想漫反射体式两种典型的朗伯体 根据辐亮度的定义： c o sc o s 2dAd ddA dIL eee （ 1-14） 对于面积为 A 的辐射体，它在某一方向的辐亮度为 L 在 A 上是不变量，则在 方向的辐射强度 c o sALI （ 1-15） 6 按朗伯体的定义辐亮度与方向无关，在 A上： LL =常数 定义 : LAI 0 为面元法线 方向
6、的辐射强度 则有： c o s0II （ 1-16） 此即 朗伯定律 ：一个辐亮度在各方向都相等的辐射面，在某一方向的辐射强度 等于平面法线方向的辐射强度乘以平面发现与指定方向夹角的余弦 。 朗伯体的辐射出射度： 由 c o sc o s 2dSd ddS dIL eee 得 ddSLd e c o s2 朗伯体 面元 dS在半空间上的辐射通量： dSL ee 由出射度的定义： eee LdSM （ 1-17） 或： ee ML （ 1-18） 7 2 光度的基本物理量 2-1 人眼的视觉特性： 1、人眼的构造 人的眼睛与大脑结合具有：成像功能、黑白视觉、颜色视觉、立体视觉 8 2、光谱光视效
7、率（标准光度观察者） V（ ） : 人眼对各种波长光的相对灵敏度。 怎样确定光谱光视效率？ (异色 )逐级比较法 :波长 1 、 2 两束光，辐射通量分别为 1 和 2 ，在视场中亮度相等时有 9 V(1 ). 1 =V( 2 ). 2 有 K（ ） =V( 2 )/ V(1 )= 1 / 2 （正比 /反比关系） 将 V（ ）在峰值波长处归化为 1， 时 V=1 即得到只表示相对值的光谱光视效率： V（ ） = K（ ） / m m :最大光谱光 效能。对于明视觉 (3cd)对应于 555nm 波长，为 683 lm/w 对于暗视觉 0.001cd,对应波长 507nm， mK =1725 lm/w 说明：明视觉、暗视觉， 2 度视场、 10度视场 时， 5 5 0 0)(V05 5 0 0 A10 2-2 光度学基本物理量 （ 1）光通量： dVK emv )()( 2 1 表示光辐射通量对人眼引起的视觉强度 光通量的单位为流明（ lm） 也是个客观量，光源发出可见光的效率。 . (从空间上分析 ) （ 2）发光强度： 在给定方向上的单位立体角内 光源发出的光 通量
