光电作业_最终版.pdf

第二章 光电测量的光学基础 2.1 试述光通量、发光强度、和光照度的定义和单位。 解： 光通量（ ）又称光功率，是指发光强度为 的光源在单位立体角内的辐 Φ I v v 射通量，即d Φ I d =Ω ，其单位为流明（lm）。 v v 发光强度为（ ）是指点辐射源在给定方向上的单位立体角内辐射的光通量，即 I v d Φ I v v d Ω ，其单位为坎德拉（cd ）。 光亮度（ ）是指光源在某方向的单位投影面积上，在单位立体角中发射 L V 的光通量，单位坎德拉每平方米（cd/m2 ）。 d Φ E v 照度（ v dA 2 E ）是指投射到单位面积的光通量 ，单位为流明每平方米（lm/m ） v 2.2 试述光照度余弦定律和朗伯定律的含义。 解： 光照度余弦定律具体描述为：任意表面上的照度随该表面法线与辐射能传播 方向之间的夹角余弦变化。光照度余弦定律又称为布给定律。 朗伯定律具体描述为：当被光照的表面是理想漫反射表面时（朗伯辐射表面）， 则由该表面辐射的光强也服从余弦定律，即朗伯辐射表面在某方向辐射光强随该 方向和表面法线之间夹角余弦而变化： I I cosθ θ 0 θ 式中， 是理想漫反射表面法线方向上的光强； 是与法线方向夹角为 方 I I 0 θ 向的辐射光强。此时又称为朗伯余弦定律。 2.5 某光源功率为100W，发光效率为10lm/W,发散角为90°，设光在发散角内均 匀。求该光源的光通量、发光强度，距离光源1m 处与光源指向垂直的平面上的 光照度，该平面上0.1s 内的曝光量。 解： （1） ∵ 光源的功率为100W,且发光效率为10lm/W ∴ 光通量∅ = 100 × 10 = 1000lm v （2 ） ∵球体立体角为4π 又∵ 光源的发散角为90° 即为球体立体角的四分之一 ∴ 光源的发射立体角为π 且 Iv = d∅v = 1000 dΩ π 1000 即光亮度为 cd π （3） ∵ 光照度Ev = d∅v 其中A = πr2 = 1 × π = π dA ∴ 照度 E = d∅v = 1000lx v dA π （4） ∵ 曝光量是照度在时间上的积分 0