紅外及微光技術(shù) 光輻射

1、紅外與微光技術(shù)課程的主要內(nèi)容第一章第一章 光輻射度量的基礎(chǔ)光輻射度量的基礎(chǔ)電磁波譜電磁波譜輻射度量及光度量輻射度量及光度量朗伯輻射體及其輻射特性朗伯輻射體及其輻射特性光輻射計(jì)算舉例光輻射計(jì)算舉例第二章第二章 熱輻射定律及輻射源熱輻射定律及輻射源基爾霍夫定律基爾霍夫定律普朗克輻射定律普朗克輻射定律其他黑體輻射定律其他黑體輻射定律黑體輻射的計(jì)算黑體輻射的計(jì)算輻射源輻射源第三章第三章 輻射在大氣中的傳輸輻射在大氣中的傳輸大氣的構(gòu)成大氣的構(gòu)成輻射在大氣中傳輸?shù)墓鈱W(xué)現(xiàn)象輻射在大氣中傳輸?shù)墓鈱W(xué)現(xiàn)象大氣吸收和散射的計(jì)算大氣吸收和散射的計(jì)算1.大氣消光對成像系統(tǒng)性能的影響大氣消光對成像系統(tǒng)性能的影響 第四章第

2、四章 主動(dòng)紅外成像系統(tǒng)主動(dòng)紅外成像系統(tǒng)系統(tǒng)的組成及工作原理系統(tǒng)的組成及工作原理紅外探照燈紅外探照燈成像系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)成像系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)紅外變像管紅外變像管直流高壓源直流高壓源主動(dòng)紅外成像系統(tǒng)介紹主動(dòng)紅外成像系統(tǒng)介紹大氣后向散射和選擇原理大氣后向散射和選擇原理 第五章第五章 直視微光成像系統(tǒng)直視微光成像系統(tǒng)系統(tǒng)的組成及工作原理系統(tǒng)的組成及工作原理微光像增強(qiáng)器微光像增強(qiáng)器直視微光成像系統(tǒng)的電源直視微光成像系統(tǒng)的電源微光成像系統(tǒng)性能的極限參數(shù)微光成像系統(tǒng)性能的極限參數(shù)微光瞄準(zhǔn)鏡微光瞄準(zhǔn)鏡 6. 微光成像系統(tǒng)視距估計(jì)微光成像系統(tǒng)視距估計(jì) 第一章 光輻射度量基礎(chǔ)1教學(xué)目標(biāo) 了解電磁波譜的組成，按照頻率分

3、區(qū)的特了解電磁波譜的組成，按照頻率分區(qū)的特點(diǎn)。點(diǎn)。 掌握輻射度量及光度量的基本物理量的物掌握輻射度量及光度量的基本物理量的物理意義，理解各量之間的推導(dǎo)關(guān)系。理意義，理解各量之間的推導(dǎo)關(guān)系。 理解朗伯輻射體及其輻射特性，掌握朗伯理解朗伯輻射體及其輻射特性，掌握朗伯余弦定律。余弦定律。 了解光電對抗技術(shù)之光電告警技術(shù)。了解光電對抗技術(shù)之光電告警技術(shù)。理論學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)23光電成像技術(shù)始于光電成像技術(shù)始于20世紀(jì)世紀(jì)30年代，年代，1934年第一年第一只紅外變像管問世。它利用高真空中的銀氧銫光只紅外變像管問世。它利用高真空中的銀氧銫光陰極，將紅外輻射圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像，再通過陰極，將紅外輻射圖像轉(zhuǎn)換為

4、電子圖像，再通過熒光屏，使電子圖像轉(zhuǎn)換為人眼能察覺的光學(xué)圖熒光屏，使電子圖像轉(zhuǎn)換為人眼能察覺的光學(xué)圖像。像?！肮庾庸庾?電子電子-光子光子”相互轉(zhuǎn)換的原理就是現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的原理就是現(xiàn)代夜視儀的理論基礎(chǔ)。在第二次世界大戰(zhàn)和朝鮮代夜視儀的理論基礎(chǔ)。在第二次世界大戰(zhàn)和朝鮮戰(zhàn)爭中初步應(yīng)用了主動(dòng)紅外夜視儀。戰(zhàn)爭中初步應(yīng)用了主動(dòng)紅外夜視儀。 紅外與微光技術(shù)發(fā)展簡史4主動(dòng)紅外夜視儀主動(dòng)紅外夜視儀 缺點(diǎn)缺點(diǎn)隱蔽性差隱蔽性差易暴露易暴露 紅外輻射源及供電裝置笨重紅外輻射源及供電裝置笨重 夜天自然微光的反射輻射，即研究被動(dòng)微光技術(shù)，夜天自然微光的反射輻射，即研究被動(dòng)微光技術(shù)，使微弱照度下的目標(biāo)使微弱照度下的目標(biāo) 一

5、，利用成為可見；一，利用成為可見；二，利用場景中目標(biāo)本身的熱輻射和二，利用場景中目標(biāo)本身的熱輻射和“大氣窗大氣窗口口”，研究被動(dòng)紅外技術(shù)使熱目標(biāo)可見。，研究被動(dòng)紅外技術(shù)使熱目標(biāo)可見。 5到現(xiàn)在，在夜視領(lǐng)域，發(fā)展了到現(xiàn)在，在夜視領(lǐng)域，發(fā)展了直視微光成像增強(qiáng)直視微光成像增強(qiáng)技技術(shù)，術(shù)，微光攝像微光攝像技術(shù)和技術(shù)和紅外熱成像紅外熱成像技術(shù)。技術(shù)。 直視微光成像直視微光成像的原理就是將在夜間或在低照度下提的原理就是將在夜間或在低照度下提取的微弱的光學(xué)圖像通過一個(gè)稱為取的微弱的光學(xué)圖像通過一個(gè)稱為“像增強(qiáng)器像增強(qiáng)器”的器件的器件轉(zhuǎn)換成為增強(qiáng)的光學(xué)圖像，以實(shí)現(xiàn)夜間或低照度下的直轉(zhuǎn)換成為增強(qiáng)的光學(xué)圖像，以實(shí)

6、現(xiàn)夜間或低照度下的直接觀察。優(yōu)點(diǎn)是不需要人工的照明光源，直接依靠夜天接觀察。優(yōu)點(diǎn)是不需要人工的照明光源，直接依靠夜天光輻射以光輻射以“被動(dòng)被動(dòng)”方式成像，能觀察到對方而不暴露自方式成像，能觀察到對方而不暴露自己。己。 6紅外熱成像紅外熱成像技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，即把技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種波長轉(zhuǎn)換技術(shù)，即把紅外輻射轉(zhuǎn)換稱為可見光的技術(shù)，利用景物本身各部分紅外輻射轉(zhuǎn)換稱為可見光的技術(shù)，利用景物本身各部分輻射的差異獲得圖像的細(xì)節(jié)輻射的差異獲得圖像的細(xì)節(jié)。 這種熱成像技術(shù)即克服了主動(dòng)紅外夜視儀需要人工紅外這種熱成像技術(shù)即克服了主動(dòng)紅外夜視儀需要人工紅外輻射源、并由此帶來容易暴露的缺點(diǎn)，又克服了被動(dòng)微

7、輻射源、并由此帶來容易暴露的缺點(diǎn)，又克服了被動(dòng)微光夜視儀完全依賴于環(huán)境自然光的缺點(diǎn)。紅外熱成像系光夜視儀完全依賴于環(huán)境自然光的缺點(diǎn)。紅外熱成像系統(tǒng)具有一定的穿透煙、霧、霾、雪等限制以及識(shí)別偽裝統(tǒng)具有一定的穿透煙、霧、霾、雪等限制以及識(shí)別偽裝的能力，不受戰(zhàn)場上強(qiáng)光、閃光干擾而致盲，可以實(shí)現(xiàn)的能力，不受戰(zhàn)場上強(qiáng)光、閃光干擾而致盲，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、全天候觀察。遠(yuǎn)距離、全天候觀察。 7夜視系統(tǒng)按夜視系統(tǒng)按成像原理成像原理可分為反射輻射和熱輻射成像兩大類可分為反射輻射和熱輻射成像兩大類 夜視系統(tǒng)夜視系統(tǒng)反射輻射成像系統(tǒng)反射輻射成像系統(tǒng)熱輻射成像系統(tǒng)熱輻射成像系統(tǒng)主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)主動(dòng)紅外夜視系統(tǒng)微光夜視系

8、統(tǒng)微光夜視系統(tǒng)微光直視系統(tǒng)微光直視系統(tǒng)微光電視系統(tǒng)微光電視系統(tǒng)光機(jī)掃描熱成像系統(tǒng)光機(jī)掃描熱成像系統(tǒng)凝視型熱成像系統(tǒng)凝視型熱成像系統(tǒng)熱釋電紅外成像系統(tǒng)熱釋電紅外成像系統(tǒng)8夜視系統(tǒng)按夜視系統(tǒng)按工作方式工作方式可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類 熱釋電紅外成像系統(tǒng)熱釋電紅外成像系統(tǒng)夜視系統(tǒng)夜視系統(tǒng)主動(dòng)式主動(dòng)式紅外主動(dòng)夜視系統(tǒng)紅外主動(dòng)夜視系統(tǒng)被動(dòng)式被動(dòng)式熱成像系統(tǒng)熱成像系統(tǒng)微光夜視系統(tǒng)微光夜視系統(tǒng)微光電視系統(tǒng)微光電視系統(tǒng)微光直視系統(tǒng)微光直視系統(tǒng)凝視型熱成像系統(tǒng)凝視型熱成像系統(tǒng)光機(jī)掃描熱成像系統(tǒng)光機(jī)掃描熱成像系統(tǒng)9人眼視覺視覺的適應(yīng)，人眼視覺響應(yīng)分為三類：視覺的適應(yīng)，人眼視覺響應(yīng)分為三

9、類：明視覺，明視覺，=3cd/m2, 錐狀細(xì)胞；錐狀細(xì)胞；暗視覺暗視覺,=3*10-5cd/m2，桿狀細(xì)胞（沒有，桿狀細(xì)胞（沒有分辨顏色的能力，夜間人眼觀察景物呈分辨顏色的能力，夜間人眼觀察景物呈灰白色）；灰白色）；中介視覺。中介視覺。 10電磁波譜光輻射是一種電磁波，在整個(gè)電磁波譜中只占一小部分。光輻射是一種電磁波，在整個(gè)電磁波譜中只占一小部分。 整個(gè)電磁波譜是由長電振蕩、無線電波、微波、整個(gè)電磁波譜是由長電振蕩、無線電波、微波、紅外輻紅外輻射、可見光、紫外輻射、射、可見光、紫外輻射、x射線、射線、射線和宇宙射線所射線和宇宙射線所組成。組成。 11電磁波譜所有的電磁輻射都有以下共同點(diǎn)：所有的

10、電磁輻射都有以下共同點(diǎn)： 都以橫波形式經(jīng)行傳播，即電磁的振動(dòng)方向與傳播方向都以橫波形式經(jīng)行傳播，即電磁的振動(dòng)方向與傳播方向垂直；在真空中的傳播速度相同，都等于光在真空中的垂直；在真空中的傳播速度相同，都等于光在真空中的傳播速度傳播速度c。 c為波長，指波在傳播方向上得到的任意最近兩為波長，指波在傳播方向上得到的任意最近兩同相位點(diǎn)間的距離；同相位點(diǎn)間的距離；是頻率，指單位時(shí)間內(nèi)通是頻率，指單位時(shí)間內(nèi)通過一點(diǎn)的波的個(gè)數(shù)，單位是每秒周期，稱為過一點(diǎn)的波的個(gè)數(shù)，單位是每秒周期，稱為Hz。在真空中在真空中c=2.998*1010cm/s。 12電磁波譜電磁波譜的不同部分在真空中都有不同的電磁波譜的不同部

11、分在真空中都有不同的頻率頻率和和波長波長。通常認(rèn)為各種電磁波具有一定的頻率，。通常認(rèn)為各種電磁波具有一定的頻率，它們在不同的介質(zhì)中有不同的傳播速度，此時(shí)它們在不同的介質(zhì)中有不同的傳播速度，此時(shí)認(rèn)為改變的是電磁波的波長。正是由于電磁波認(rèn)為改變的是電磁波的波長。正是由于電磁波間有著頻率的差別，使得電磁波的產(chǎn)生以及電間有著頻率的差別，使得電磁波的產(chǎn)生以及電磁波與物質(zhì)的相互作用都有很大差別。磁波與物質(zhì)的相互作用都有很大差別。 13電磁波譜14電磁波譜高頻區(qū)高頻區(qū) 包括包括x射線，射線，射線和宇宙射線。它們是利射線和宇宙射線。它們是利用帶電粒子轟擊某些物質(zhì)而產(chǎn)生。這些輻射的特點(diǎn)用帶電粒子轟擊某些物質(zhì)而產(chǎn)

12、生。這些輻射的特點(diǎn)使它們的量子能量高，當(dāng)它們與物質(zhì)相互作用中，使它們的量子能量高，當(dāng)它們與物質(zhì)相互作用中，波動(dòng)性弱而粒子性強(qiáng)波動(dòng)性弱而粒子性強(qiáng)。15電磁波譜長波區(qū)長波區(qū) 包括長電振蕩，無線電波和微波等最低包括長電振蕩，無線電波和微波等最低頻率的輻射。它們由電子束管配合電容、電感的頻率的輻射。它們由電子束管配合電容、電感的共振結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生和接受的，也就是能量在電容和共振結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生和接受的，也就是能量在電容和電感之間振蕩而形成。它們與物質(zhì)間相互作用跟電感之間振蕩而形成。它們與物質(zhì)間相互作用跟多的表現(xiàn)為波動(dòng)性。多的表現(xiàn)為波動(dòng)性。 16電磁波譜中間區(qū)中間區(qū) 包括紅外輻射、可見光、紫外輻射。這部分輻射包括

13、紅外輻射、可見光、紫外輻射。這部分輻射產(chǎn)生于原子和分子運(yùn)動(dòng)。在紅外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于分子產(chǎn)生于原子和分子運(yùn)動(dòng)。在紅外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，而在可見光和紫外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于電的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)，而在可見光和紫外區(qū)輻射主要產(chǎn)生于電子在原子場中的躍遷。這部分輻射統(tǒng)稱為光輻射，這些子在原子場中的躍遷。這部分輻射統(tǒng)稱為光輻射，這些輻射在與物質(zhì)相互作用中，顯示出波動(dòng)和粒子的雙重性。輻射在與物質(zhì)相互作用中，顯示出波動(dòng)和粒子的雙重性。17電磁波譜人眼敏感的波段稱為可見光，在電磁波譜中式極窄的人眼敏感的波段稱為可見光，在電磁波譜中式極窄的波段，波段，0.38um-0.78um之間。紫外輻射約從之間。紫外輻射

14、約從0.38um向向短波延伸到短波延伸到10nm，紅外輻射則從，紅外輻射則從0.76um向長波延伸向長波延伸至至103um。習(xí)慣上，把紅外波段進(jìn)一步分為。習(xí)慣上，把紅外波段進(jìn)一步分為“近近”、“中中”、“遠(yuǎn)遠(yuǎn)”和極遠(yuǎn)四個(gè)區(qū)域，和極遠(yuǎn)四個(gè)區(qū)域，0.76um-1.5um，1.5um-6um，6-15um，15-103um。在前三個(gè)細(xì)分區(qū)。在前三個(gè)細(xì)分區(qū)中各自對應(yīng)一個(gè)中各自對應(yīng)一個(gè)大氣窗口大氣窗口。 18電磁波譜思考時(shí)間19電磁波譜光輻射光輻射在空間傳播的能量，按粒子性來所是由一在空間傳播的能量，按粒子性來所是由一個(gè)個(gè)被稱為個(gè)個(gè)被稱為“量子量子”或光子的粒子所攜帶的，每或光子的粒子所攜帶的，每個(gè)光子

15、的能量為個(gè)光子的能量為。h h為普朗克常數(shù)，為普朗克常數(shù)，h=6.626h=6.626* *1010-34-34焦秒。焦秒。 hch20電磁波譜對于光輻射來講，在真空中它們的波長、頻率、波數(shù)及其對于光輻射來講，在真空中它們的波長、頻率、波數(shù)及其所具有的能量間的關(guān)系是完全確定的。所具有的能量間的關(guān)系是完全確定的。課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：1焦耳能量對應(yīng)的光子數(shù)目？（光波波長為焦耳能量對應(yīng)的光子數(shù)目？（光波波長為500nm）答案：約答案：約2.52*1018 個(gè)光子個(gè)光子解題思路：參考張敬賢解題思路：參考張敬賢微光與紅外成像技術(shù)微光與紅外成像技術(shù)P28. 注意瓦是功率單位，焦耳是功（能量）單注意瓦是功率

16、單位，焦耳是功（能量）單位。位。21光輻射的度量系統(tǒng)輻射度學(xué)輻射度學(xué)的概念和方法適用于整個(gè)光輻射范圍，的概念和方法適用于整個(gè)光輻射范圍，是建立在物理測量系統(tǒng)基礎(chǔ)上的輻射能客觀度量。是建立在物理測量系統(tǒng)基礎(chǔ)上的輻射能客觀度量。光度學(xué)光度學(xué)則是建立在人眼對光引起主觀感覺的基礎(chǔ)則是建立在人眼對光引起主觀感覺的基礎(chǔ)上，是一種心里物理法的測量。上，是一種心里物理法的測量。 22輻射度量通常，把以電磁波形式傳播的能量稱為輻射能。通常，把以電磁波形式傳播的能量稱為輻射能。 輻射能既可以表示在確定的時(shí)間間隔內(nèi)由輻射源發(fā)輻射能既可以表示在確定的時(shí)間間隔內(nèi)由輻射源發(fā)出的全部電磁能，也可以表示被阻擋物表面所接受出的

17、全部電磁能，也可以表示被阻擋物表面所接受的能量。的能量。 求積分過程求積分過程但是，所使用的探測器大多數(shù)不是累計(jì)型的，它們但是，所使用的探測器大多數(shù)不是累計(jì)型的，它們的響應(yīng)不是傳遞的總能量，而是輻射能傳遞的速率，的響應(yīng)不是傳遞的總能量，而是輻射能傳遞的速率，即輻射功率。即輻射功率。 23輻射度量因此，輻射功率以及派生的幾個(gè)輻射度學(xué)中的物因此，輻射功率以及派生的幾個(gè)輻射度學(xué)中的物理量，屬于基本輻射量。理量，屬于基本輻射量。 輻射功率 單位時(shí)間發(fā)射（傳輸或接受）的輻射單位時(shí)間發(fā)射（傳輸或接受）的輻射能。單位為瓦能。單位為瓦 （焦（焦/秒）秒） tQtQPt)(lim0輻射通量，用符號(hào)輻射通量，用符

18、號(hào)表示，其意義表示，其意義與輻射功率相同。與輻射功率相同。24輻射度量輻射出射度描述輻射源表面所發(fā)射的輻射功率沿描述輻射源表面所發(fā)射的輻射功率沿表面位置的分布特性，考察輻射源單表面位置的分布特性，考察輻射源單位表面積向半球空間（位表面積向半球空間（2球面度）發(fā)球面度）發(fā)射的輻射功率，以射的輻射功率，以M表示，單位表示，單位 瓦瓦/平平方米方米 APAPMA)(lim0A為輻射源表面積，對于表面發(fā)為輻射源表面積，對于表面發(fā)射不均勻的物體，輻射出射度與射不均勻的物體，輻射出射度與輻射功率的關(guān)系如何表示？輻射功率的關(guān)系如何表示？ 思考時(shí)間思考時(shí)間25輻射度量輻射強(qiáng)度 描述點(diǎn)源發(fā)射的輻射功率在空間不同

19、方描述點(diǎn)源發(fā)射的輻射功率在空間不同方向上的分布特性，定義為，若一個(gè)點(diǎn)源向上的分布特性，定義為，若一個(gè)點(diǎn)源圍繞某指定方向的小立體角圍繞某指定方向的小立體角內(nèi)發(fā)射的內(nèi)發(fā)射的輻射功率為輻射功率為P，則二者之比的極限值為，則二者之比的極限值為輻射源在該方向的輻射強(qiáng)度，用輻射源在該方向的輻射強(qiáng)度，用I表示。表示。 PPI)(lim0單位為單位為 瓦瓦/球面度球面度 26輻射度量輻亮度描述擴(kuò)展源發(fā)射的輻射功率的空間分布特描述擴(kuò)展源發(fā)射的輻射功率的空間分布特性。定義，某方向的幅亮度是擴(kuò)展源在該性。定義，某方向的幅亮度是擴(kuò)展源在該方向上的投影面積向單位立體角發(fā)射的輻方向上的投影面積向單位立體角發(fā)射的輻射功率，

20、單位瓦射功率，單位瓦/（平方米（平方米*球面度）。球面度）。cos)(lim22200APAPAPLA思考時(shí)間：點(diǎn)源與思考時(shí)間：點(diǎn)源與擴(kuò)展源擴(kuò)展源27輻照度 被照物體表面單位面積上接收的輻射功率，被照物體表面單位面積上接收的輻射功率，以以E E表示，單位表示，單位 瓦瓦/ /平方米。平方米。 APAPEA)(lim0輻射出射度和輻照度的區(qū)別 輻射出射度是離開輻射源表面的輻射輻射出射度是離開輻射源表面的輻射功率的空間分布，它包括了輻射源向功率的空間分布，它包括了輻射源向2空間發(fā)射的輻射功率，而輻照度則空間發(fā)射的輻射功率，而輻照度則是入射到被照表面不同位置上的輻射是入射到被照表面不同位置上的輻射功

21、率分布，它即可包括一個(gè)或幾個(gè)源功率分布，它即可包括一個(gè)或幾個(gè)源投射來的輻射，也可是來自指定方向投射來的輻射，也可是來自指定方向上某一個(gè)立體角投射來的輻射上某一個(gè)立體角投射來的輻射 輻射度量28輻射能 以電磁波的形式發(fā)射、傳遞或接收的能以電磁波的形式發(fā)射、傳遞或接收的能量。用符號(hào)量。用符號(hào)Q表示，單位表示，單位 焦耳。焦耳。輻射度量29輻射能密度 輻射場單位體積中的輻射能，以符號(hào)輻射場單位體積中的輻射能，以符號(hào)W表示，單位表示，單位 焦耳每立方米焦耳每立方米輻射度量30輻射度量31輻射度量光譜輻射量前面介紹的基本輻射量，都只考慮了輻射功率的分前面介紹的基本輻射量，都只考慮了輻射功率的分布特征，并

22、認(rèn)為這些輻射量包含了波長從布特征，并認(rèn)為這些輻射量包含了波長從0-的全部的全部輻射，因此也常把它們叫做全輻射量。然而，任何輻射，因此也常把它們叫做全輻射量。然而，任何輻射源發(fā)出的輻射，或投射到物體表面上的輻射，輻射源發(fā)出的輻射，或投射到物體表面上的輻射，都有一定的光譜分布特征，因此，上述各量均有相都有一定的光譜分布特征，因此，上述各量均有相應(yīng)的光譜輻射量。應(yīng)的光譜輻射量。 在指定波長在指定波長附近取一個(gè)小的波長間隔附近取一個(gè)小的波長間隔，設(shè)在該波，設(shè)在該波長間隔內(nèi)輻射量有一增量，于是，輻射增量與波長間長間隔內(nèi)輻射量有一增量，于是，輻射增量與波長間隔之比的極限就定義為相應(yīng)的光譜輻射量，并以帶腳隔

23、之比的極限就定義為相應(yīng)的光譜輻射量，并以帶腳標(biāo)標(biāo)的符號(hào)表示。的符號(hào)表示。定 義32輻射度量光譜輻射量光譜輻射功率表征在波長表征在波長處單位波長間隔內(nèi)的輻處單位波長間隔內(nèi)的輻射功率。射功率。 )( )(lim10mWPPP其他的光譜輻射量定義類似光譜輻射功率，表征其他的光譜輻射量定義類似光譜輻射功率，表征在特定波長位置的輻射特性。在特定波長位置的輻射特性。3334光子輻射量在某些情況下，采用每秒發(fā)射（通過或接收）的光在某些情況下，采用每秒發(fā)射（通過或接收）的光子數(shù)來定義各輻射量，稱為光子輻射量，并以帶子數(shù)來定義各輻射量，稱為光子輻射量，并以帶q的的符號(hào)表示。符號(hào)表示。 光子輻射出射度表示輻射源單

24、位表面積在單位時(shí)表示輻射源單位表面積在單位時(shí)間內(nèi)向半球空間發(fā)射的光子數(shù)。間內(nèi)向半球空間發(fā)射的光子數(shù)。 )( 12秒米光子數(shù)hMMq其他的光子輻射量定義類似光子輻射出射度，表其他的光子輻射量定義類似光子輻射出射度，表征輻射光子數(shù)目特性。征輻射光子數(shù)目特性。35光度量知識(shí)回顧：知識(shí)回顧：輻射度量與光度量的定義、區(qū)別。輻射度量與光度量的定義、區(qū)別。光度量與相應(yīng)的輻射量符號(hào)基本相同，有時(shí)加腳標(biāo)光度量與相應(yīng)的輻射量符號(hào)基本相同，有時(shí)加腳標(biāo)e和和v，分別表示輻射量和光度量。，分別表示輻射量和光度量。 36光度量坎德拉規(guī)定是一光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，規(guī)定是一光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為該

25、光源發(fā)出頻率為5401012赫茲的單赫茲的單色輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為色輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1683瓦特瓦特每球面度。每球面度。 發(fā)光強(qiáng)度單位，光度學(xué)中的發(fā)光強(qiáng)度單位，光度學(xué)中的基本單位，是國際單位制中基本單位，是國際單位制中七個(gè)基本單位之一。七個(gè)基本單位之一。37光度量光通量照 度發(fā)光強(qiáng)度坎德拉流 明勒克斯單位連連看坎德拉/米2亮度38光度量光通量光通量是描述單位時(shí)間內(nèi)光源輻射產(chǎn)生視覺響應(yīng)強(qiáng)是描述單位時(shí)間內(nèi)光源輻射產(chǎn)生視覺響應(yīng)強(qiáng)弱的能力，單位是流明，也叫明亮度。要知道，光弱的能力，單位是流明，也叫明亮度。要知道，光通量也是人為量，對于其它動(dòng)物可能就不一樣的，通量也是人為量，對

26、于其它動(dòng)物可能就不一樣的，更不是完全自然的東西，因?yàn)檫@種定義完全是根據(jù)更不是完全自然的東西，因?yàn)檫@種定義完全是根據(jù)人眼對光的響應(yīng)而來的。人眼對光的響應(yīng)而來的。 所謂的所謂的流明流明簡單來說，就是指蠟燭一燭光在一公尺簡單來說，就是指蠟燭一燭光在一公尺以外的所顯現(xiàn)出的亮度。一個(gè)普通以外的所顯現(xiàn)出的亮度。一個(gè)普通40瓦的白熾燈泡，瓦的白熾燈泡，其其發(fā)光效率發(fā)光效率大約是每瓦大約是每瓦10流明，因此可以發(fā)出流明，因此可以發(fā)出400流流明的光。明的光。40瓦的白熾燈瓦的白熾燈220伏時(shí)，光通量為伏時(shí)，光通量為340流明。流明。 39光度量思考時(shí)間：思考時(shí)間：照度如何測量，測量照度的目的？照度如何測量，測

27、量照度的目的？光照度可用照度計(jì)直接測量。光照度的單位是勒克光照度可用照度計(jì)直接測量。光照度的單位是勒克斯，是英文斯，是英文lux的的音譯音譯，也可寫為，也可寫為lx。被光均勻照射。被光均勻照射的物體，在的物體，在1平方米面積上得到的光通量是平方米面積上得到的光通量是1流明時(shí)，流明時(shí)，它的照度是它的照度是1勒克斯。勒克斯。 40光度量有時(shí)為了充分利用光源，常在光源上附加一個(gè)反射有時(shí)為了充分利用光源，常在光源上附加一個(gè)反射裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以裝置，使得某些方向能夠得到比較多的光通量，以增加這一被照面上的照度。例如汽車前燈、手電筒、增加這一被照面上的照度。例如汽車前燈、手電筒

28、、攝影燈等。攝影燈等。 以下是各種環(huán)境照度值：單位以下是各種環(huán)境照度值：單位lux黑夜：黑夜：0.0010.02；月夜：；月夜：0.020.3；陰天室內(nèi)：陰天室內(nèi)：550； 陰天室外：陰天室外：50500；晴天室內(nèi)：晴天室內(nèi)：1001000；夏季中午太陽光下的照度：；夏季中午太陽光下的照度：約為約為10*9次方；閱讀書刊時(shí)所需的照度：次方；閱讀書刊時(shí)所需的照度：5060；家用攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)照度：家用攝像機(jī)標(biāo)準(zhǔn)照度：1400。 太陽下看書太陽下看書有損視力有損視力41輻射度量與光度量之間的關(guān)系光譜光視效率光譜光視效率 K表示某一波長輻射通量表示某一波長輻射通量P引起的引起的與人眼感受的同一波長的光通量與人眼感受的同一波長的光通量的大小，即，的大小，即，K稱為光譜光視效能，稱為光譜光視效能，Km為最大光譜光視效能，對為最大光譜光視效能，對于明視覺于明視覺Km對應(yīng)的波長為對應(yīng)的波長為555nm，Km=683lm/W。 (lm/W) /PK42輻射度量與光度量之間的關(guān)系課堂練習(xí)：利用視見函數(shù)，就出相應(yīng)波長的功率。根據(jù)人眼光譜光視效率（視見函數(shù)）表，分別求出明視覺和暗視覺下要引起與1mW的波長為555nm綠光相同亮暗感覺的0.6um、0.65um、0.69um的橙黃光所需要的功率大小。43朗伯輻射體除了漫反射體以外，對于某些自身發(fā)射