辐射度学与光度学基本知识.ppt

第二章光度与辐射度基础第二章第二章光度与辐射度基础光度与辐射度基础?教学目的:在红外物理(技术)及其应用的科学实践和工程设计中,经常会遇到各种形式的辐射源发出辐射的问题和测量问题。本要学****有关辐射量和光度量的基本概念、定义、单位及计算。?教学方法:面授?教学手段:板书?学时分配: 12 ?重点、难点:掌握辐射出射度、辐射强度、辐射亮度、辐射照度的基本概念及计算。?作业布置: P279 4 、5、6、9题引言?光学——研究光的本质、特性、传播规律的科学.?几何光学——以光线在均匀媒质中直线传播的规定为基础的研究。(画点、画线) ?物理光学——在证明光是一种电磁波后的研究。(干涉、衍射等,光可以拐弯了) ?量子光学——现代理论对光的本质所达到的认识.(粒子性和波动性)说明光是一种能量。光既然是一种传播着的能量,如何度量和定量研究?光度学与辐射度学:对光能进行定量研究的科学.?光度学——只限于可见光范围,包含人眼特性。?辐射度学——规律适用于从紫外到红外波段(光能的大小是客观的) .有些规律适用于整个电磁波谱。?红外物理就是从光是一种能量出发,定量地讨论光的计算和测量问题(当然不只是可见光) . § 2-1 描述辐射场的基本物理量?一、立体角: ?在光辐射测量中,常用的几何量就是立体角。立体角涉及到的是空间问题。任一光源发射的光能量都是辐射在它周围的一定空间内。因此,在进行有关光辐射的讨论和计算时,也将是一个立体空间问题。与平面角度相似,我们可把整个空间以某一点为中心划分成若干立体角。定义:一个任意形状椎面所包含的空间称为立体角。符号: Ω单位: Sr(球面度) ?如图所示, △A是半径为R的球面的一部分, △A的边缘各点对球心 O 连线所包围的那部分空间叫立体角。?立体角的数值为部分球面面积△A与球半径平方之比,即 2R A????单位立体角:以 O为球心、 R为半径作球,若立体角Ω截出的球面部分的面积为 R 2,则此球面部分所对应的立体角称为一个单位立体角,或一球面度。?对于一个给定顶点 O 和一个随意方向的微小面积 dS,它们对应的立体角为?其中θ为dS与投影面积 dA 的夹角, R为 O 到dS 中心的距离。 2 cos R dS d ???[例] ?1、球面所对应的立体角:根据定义?全球所对应的立体角?(全球所对应的立体角是整个空间,又称为 4π空间.) ?同理,半球所对应的立体角为 2π空间。?球冠所对应的立体角:(见 P9 图 2-3 ) ?当α很小时,可用小平面代替球面, 5o以下时误差≤1% 。 2R S????4 4 2 2???R R2 sin 4 ) cos 1(2 2 2????????R : ?面积为大球面积减去小球面积(见 P9 图 2-4 ) ) cos (cos 2) cos (cos 2 21 212 2???????????R ?(见 P9 图 2-5 )微小面积?则dS 对应的立体角为?计算某一个立体角时,在一定范围内积分即可。???ddr dS??? sin 2???ddd???? sin????d