信息光電基礎(第345講)

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1、信息光電子技術一數理基礎（第一部分）第一章輻射度和光度學基礎1.0基本術語及概念輻射度學（Radiometry）測量電磁波能量及相關物理量的學科適用范圍整個電磁波譜（技術手段）光度學（Photometry）研究方法1.1輻射度量與光度學量一、輻射度學的基本概念1輻射能的傳播頻譜：P15直線性：幾何特性衍射：波動性O^kA/D（1-1-1）2輻射能的相干性（注意P15）時間相干性傅立葉譜的有效范圍約等于單個波列的持續(xù)時間的倒數AvD1/Ar空間相干性（試推導相干長度）(1-1-2)A/□A2/AA3輻射能的量子性電磁波的量子特性E=h-v（1-1-3）其

2、中：力-普朗克常數二、輻射度的基本物理量1輻射能符號：Q單位：J（焦耳）2輻射通量定義：?=dQ」dt符號：c/dA單位：W/莎5輻射出射度Me與輻射照度對應理解6輻射亮度厶。定義：源表面一點處，給定方向上單位立體角、單位投影面積內發(fā)出的輻射能通量。定向發(fā)射強度。Le=dle/(dS?cos0)=/(dQ?dS?cos&)7(光)譜輻射能通量定義：特定波長的輻射通量①“)=〃①“2(1-1-9)單位:W/pm,W/nm總通量：也

3、二［也(Q)d2(1-1-10)光譜輻射，光譜發(fā)射(出射度)類似P18對于線光譜或帶光譜輻射源：①e=工①e(2)4(1-1-11)三、光度的基本物理量光源：電磁波譜小可見波段的輻射源1光譜光視效率(視見函數)CIE,“標準光度觀察者”明視覺V(A):3cd加彳，錐體細胞暗視覺V(A):3cd/m2,桿狀細胞光視效率表P192光度的基本物理量r780eIeyLeyEeT①yIy^Ly.Ey(1-1-12)Km=6801m/W一光功當量基本發(fā)光單位：坎德拉cd(Candela)，流明(lm),勒克斯(lx)作業(yè):P57第2、3、5題。四、熱輻射的基本物理

4、量熱輻射的基本概念，熱平衡輻射1輻射本領輻射體表面單位波長間隔、單位面積內的輻射通量。單位W/ptm?m2M=d①」d加dA(1-1-14)2吸收率(1-1-15)(1-1-16)(1-1-17)泄義：吸收體對特泄單位波長間隔內吸收通量與入射通量之比。3絕對黑體溫度輻射(入門入門/G(入門4發(fā)射率比較上兩式一強輻射必然強吸收1?2輻射度學與光度學中的基本泄律(第3-4講)熱輻射源：黑體輻射源，線狀、帶狀輻射源一、基爾霍夫(Kirchhoff)定律一P21要點：輻射本領，熱平衡，波長及溫度的普適函數，同溫度黑體&（入0,0,T）二匕（入&0T）非黑體的發(fā)

5、射率和吸收率：方向光譜發(fā)射率和方向光譜吸收率;半球光譜發(fā)射率和半球光譜吸收率;方向總發(fā)射率和方向總吸收率；(1-2-1)半球總發(fā)射率和半球總吸收率;注意：其它發(fā)射率和吸收率相等滿足的條件。P24二、朗伯（J.H.Lambert）余弦定律漫射休（表面）P2418=In?cos0Le=Ln三、距離平方反比定律點光源的空間發(fā)射特性E=e/R2試證明之（注意適用范圍）四、普朗克（Planck）定律(1-2-18)(1-2-19)(1-2-23)經典物理學的局限性，輻射與波長關系P30(1-2-37)(1-2-39)光能量密度公式：五、斯蒂芬-玻耳茲曼（Stef

6、an-Boltzmann）定律P32黑體輻射的輻射度與波長無關，僅與熱力學溫度的4次方呈正比。m=(tT4(1-2-46)式中：ct=5.673xKF"w/伽2*)稱為斯蒂芬-玻耳茲曼常數六、維恩位移定律P34光譜輻射度的峰值波長與熱力學溫度成反比。4-T=2898jum-K(1-2-47)作業(yè)：P57第7、8題1.3輻射能的傳輸基礎重點：掌握相關術語(物理量)，了解光能量(信息)傳輸的基本特性。一、輻射能傳輸的幾何光學棊礎1、亮度傳輸過程中的不變性基本亮度：L/n22、輻射能傳輸p36光學范圍：G,,=?2?A/2輻射通量是基本亮度與光學范圍之積3、

7、成像系統(tǒng)的輻射傳輸e2=e0-cos4(1-3-16)式中：E0=^-L,/4/F24、成像系統(tǒng)的特征參數(p38)、幾何范圍與通量

8、57)2/3/4/7/12補充習題一.選擇與填空題1?真空中可見光的波長范圍一般是指［］2.基