辐射度、光度与色度及其测量 第3章
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《辐射度、光度与色度及其测量》习题及思考题第一章辐射度量、光辐射度量基础1.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段?2.简述发光强度、亮度、光出射度、照度等定义及其单位。
3.试述辐射度量与光度量的联系和区别。
4.人眼视觉的分为哪三种响应?明暗和色彩适应各指什么?5.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度?6.试述人眼的分辨力的定义及其特点。
7.简述人眼对间断光的响应特性,举例利用此特性的应用。
8.人眼及人眼-脑的调制传递函数具有什么特点?9.描述彩色的明度、色调和饱和度是怎样定义的,如何用空间纺锤体进行表示?10.什么是颜色的恒常性、色对比、明度加法定理和色觉缺陷。
11.简述扬-赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立颜色学说。
12.朗伯辐射体是怎样定义的?其有哪些主要特性?13.太阳的亮度L=1.9⨯109 cd/m2,光视效能K=100,试求太阳表面的温度。
14.已知太阳常数(大气层外的辐射照度)E=1.95 cal/min/cm2,求太阳的表面温度(已知太阳半径R s=6.955⨯105 km,日地平均距离L=1.495⨯109 km)。
15.某一具有良好散射透射特性的球形灯,它的直径是20cm,光通量为2000lm,该球形灯在其中心下方l=2m处A点的水平面上产生的照度E等于40lx,试用下述两种方法确定这球形灯的亮度。
(1)用球形灯的发光强度;(2) 用该灯在A点产生的照度和对A点所张的立体角。
16.假定一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡在各方向均匀发光,求其发光强度。
17.有一直径d=50mm的标准白板,在与板面法线成45︒角处测得发光强度为0.5cd,试分别计算该板的光出射度M v、亮度L和光通量Φv。
18.一束光通量为620lm,波长为460nm的蓝光射在一个白色屏幕上,问屏幕上在1分钟内接受多少能量?19.一个25W的小灯泡离另一个100W的小灯泡1m,今以陆米-布洛洪光度计置于两者之间,为使光度计内漫射“白板”T的两表明有相等的光照度,问该漫射板T应放在何处?20.氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW,此光束的光通量为多少?若激光束的发散半角1mrad,放电毛细管的直径为1mm,并且人眼只能观看1cd/cm的亮度,问所戴保护眼镜的透射比应为多少?21.在离发光强度为55cd的某光源2.2m处有一屏幕,假定屏幕的法线通过该光源,试求屏幕上的光照度。
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Q1、辐射能:e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、 辐射通量:e Φ(辐射功率 e P )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 =Φ (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)单位为W/sr (瓦每球面度)ΩΦ=d d I 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)对各向同性点光源有Ω=Φe e I (1-3)在空间所有方向上有e e I π4=Φ (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 ⎰⎰⎰=Ω=Φθθϕθφφθππd I d d Ie e e sin )()(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。
《辐射度、光度与色度及其测量》习题及思考题第一章辐射度量、光辐射度量基础1.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段?2.简述发光强度、亮度、光出射度、照度等定义及其单位。
3.试述辐射度量与光度量的联系和区别。
4.人眼视觉的分为哪三种响应?明暗和色彩适应各指什么?5.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度?6.试述人眼的分辨力的定义及其特点。
7.简述人眼对间断光的响应特性,举例利用此特性的应用。
8.人眼及人眼-脑的调制传递函数具有什么特点?9.描述彩色的明度、色调和饱和度是怎样定义的,如何用空间纺锤体进行表示?10.什么是颜色的恒常性、色对比、明度加法定理和色觉缺陷。
11.简述扬-赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立颜色学说。
12.朗伯辐射体是怎样定义的?其有哪些主要特性?13.太阳的亮度L=1.9⨯109 cd/m2,光视效能K=100,试求太阳表面的温度。
14.已知太阳常数(大气层外的辐射照度)E=1.95 cal/min/cm2,求太阳的表面温度(已知太阳半径R s=6.955⨯105 km,日地平均距离L=1.495⨯109 km)。
15.某一具有良好散射透射特性的球形灯,它的直径是20cm,光通量为2000lm,该球形灯在其中心下方l=2m处A点的水平面上产生的照度E等于40lx,试用下述两种方法确定这球形灯的亮度。
(1)用球形灯的发光强度;(2) 用该灯在A点产生的照度和对A点所张的立体角。
16.假定一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡在各方向均匀发光,求其发光强度。
17.有一直径d=50mm的标准白板,在与板面法线成45︒角处测得发光强度为0.5cd,试分别计算该板的光出射度M v、亮度L和光通量Φv。
18.一束光通量为620lm,波长为460nm的蓝光射在一个白色屏幕上,问屏幕上在1分钟内接受多少能量?19.一个25W的小灯泡离另一个100W的小灯泡1m,今以陆米-布洛洪光度计置于两者之间,为使光度计内漫射“白板”T的两表明有相等的光照度,问该漫射板T应放在何处?20.氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW,此光束的光通量为多少?若激光束的发散半角1mrad,放电毛细管的直径为1mm,并且人眼只能观看1cd/cm的亮度,问所戴保护眼镜的透射比应为多少?21.在离发光强度为55cd的某光源2.2m处有一屏幕,假定屏幕的法线通过该光源,试求屏幕上的光照度。
Document技术应用文章编号:AN135欧司朗光电半导体有限公司 LED 的测量、校准和测量不确定度应用说明适用于:欧司朗光电半导体有限公司的所有 LED摘要随着近期 LED 市场的快速增长及其应用的发展,LED 已变得越来越普遍。
目前可以在许多新的照明应用中发现它们。
这些新应用对 LED 的测量提出了越来越严格的要求。
因此,准确性和精确度成为 LED 光学测量的关键指标。
LED 的辐射度量、光度量和色度量通常由光学测量获得。
本技术应用文章主要介绍 LED 的测量,并提供光学测量、校准和测量不确定度的基本知识。
作者:Retsch Stefanie / Ng Kok Fei目录A. 光学特性 (2)辐射度测定 (2)光度测定 (3)色度测定 (3)B. 测试设备和度量 (4)C. 校准程序 (6)波长校准 (6)光谱校准 (6)绝对校准 (6)D. 测量设置 (7)平均 LED 强度 (7)光通量 (8)测量条件(一般) (10)E. 测量不确定度 (12)F. 参考标准 (13)G. 潜在的测量差异来源 (14)H. 环境温度和驱动电流的相关性 (16)I. 参考资料 (19)A. 光学特性1辐射度测定辐射度测定是测量电磁辐射的能量和物理特性的科学,其频谱覆盖了从紫外 (UV)到红外 (IR) 光的整个范围。
辐射度测定与人眼对亮度和颜色的敏感度无关。
1 [1] CIE 127:2007,章节 2.1.光度测定光是电磁辐射光谱中的人眼可见部分。
光度测试是对能被人眼感知的可见光能量的测量。
每个辐射度量都能对应到考虑了人眼明视觉函数 V(λ) 曲线的光度量,其中 V(λ) 表示人眼的明视觉感知曲线,是人眼在 380 nm 至 780 nm 的波长范围内的光谱响应函数(图 1)。
2图 1:人眼响应曲线或相对光谱光视效率曲线 V(λ)色度测定3色色度测定描述人眼对颜色的感知。
为了对颜色进行定量与定性描述,国际照明委员会 (CIE) 于 1931 年定义并确立了三色刺激 XYZ 系统。
光谱辐射度计实验辐射度学、光度学及色度学(以下简称“三度学”)是现代光电信息转换、传输、存储、显示、测量与计量技术的基础,正如“应用光学”和“波动光学”构成光学技术的基础那样,“三度学”已成为现代光学/光电信息工程的基础。
光谱辐射度计则是“三度学”中常用的一种检测仪器。
光谱辐射度计可以测定主动发光物体(光源)或被动发光物体(反射)的相对光谱能量分布(光的辐射强度与波长的关系曲线),以及“三度学”中的关有参数,如光谱辐射能量(或强度)、亮度、照度、色坐标、色温、主波长、色纯度、显色指数,……,等等。
因而被广泛应用于物质的成分分析、材料的结构研究、光电检测、照明工程、建筑、纺织、印染、造纸、印刷、化工、家电、食品等行业(领域)。
可以说,凡涉及到光与色的地方,都可能用到光谱辐射度计。
一、实验目的(1)掌握光谱辐射度计测量光谱参数的原理;(2)了解PR-655型光谱辐射度计的原理与使用。
二、实验原理PR‐655光谱辐射度计通过物镜或者其他光学配件有效收集光学辐射信号(光信号)。
光信号通过反射镜上的孔径光阑到达衍射光栅(参见图2)。
光栅把光按波长展开,就像棱镜把白色的光转换成彩虹一样。
一个宽带光,例如太阳光是由很多不同波长的光组成的。
当衍射光栅暴露在这种类型的光下,它将从多角度反射光线产生一个分散的光谱就像一道彩虹。
类似地,如果光栅接触了一种单一光源,比如一束激光,那么只有激光的特定波长的光会被反射。
图1 PR‐655简化方框图图2 PR‐655光谱辐射度计图3 PR‐655光谱测量范围PR‐655测量波长范围是380 nm~780nm(即电磁波的可见光谱段)(参见图3)。
衍射光谱到达CCD探测器。
PR—655探测器是由128个单元组成,每个探测器单元均代表不同的颜色。
测量时,辐射光通过自适应灵敏度算法在某个特定的时间内被取样测量。
自动适配感应器自动地根据光信号的强弱确定合适曝光时间。
光测量后,探测器用同样积分时间再次测量探测器的暗电流,然后从每个探测器单元的光测量结果中减去暗电流的光信号贡献值。
《辐射度、光度、色度及其测量》课程代码:课程名称:辐射度、光度、色度及其测量学分:2.5 学时:40先修课程:傅立叶变换与积分变换,线性代数,概率与统计,信号与系统一、目的与任务辐射度学、光度学及色度学(以下简称“三度学”)是现代光电信息转换、传输、存储、显示、测量与计量技术的基础。
本课程主要讲授“三度学”的基本概念、原理、物理量的相互转换关系、计算分析方法、测量仪器与测试计量方法等,培养学生利用相关知识、技术和仪器解决实际问题的能力,并结合军用和民用领域的应用需求,介绍三度学技术发展的前沿和应用实例,增强读者为振兴祖国经济,特别是提高国防科技水平的责任感和使命感。
因此,教材的编写力求简明扼要地说明有关的原理和分析计算方法,并通过实验更深切地学习和理解有关的测量方法、仪器使用和测试技巧。
二、教学内容及学时分配绪论(0.5学时)第1章光辐射度量基础(3.5学时)1.1辐射度量1.2光度量1.3人眼视觉特性1.4朗伯辐射体及其辐射特性1.5光辐射量的计算第二章热辐射定律及辐射源(4学时)2.1黑体辐射的基本定律2.2 黑体辐射的计算2.3 辐射源2.4 辐射体的色温第三章光辐射探测器(0.5学时)3.1光辐射探测器3.2 光辐射探测器的性能参数第四章辐射在大气中的传输(2.5学时)4.1辐射在空间的传输4.2 辐射在大气中的反射、吸收与散射4.3 辐射在传输介质界面的反射与透射第五章色度学的技术基础(9学时)5.1色度学基本概念5.2 颜色匹配5.3 CIE 1931 标准色度系统5.4 CIE 1964 补充标准色度系统5.5 CIE 色度计算方法5.6 均匀颜色空间5.7 同色异谱及其评价5.8 CIE光源显色指数计算方法5.9 其它表色系统第6章辐射测量的基本仪器(4学时)6.1 光度导轨6.2 积分球6.3 单色仪6.4 分光光度计和光谱辐射计6.5 傅立叶变换光谱仪第7章光辐射测量系统的性能及其测量(4学时)7.1响应度7.2光谱响应7.3视场响应7.4线性响应7.5偏振响应第8章光度量的测量(3学时)8.1 发光强度的测量8.2 光通量的测量8.3 照度的测量8.4 亮度的测量第9章辐射度量的测量(3学时)9.1 光谱辐射度量的测量9.2 总辐射度量的测量9.3 辐射温度的测量第10章色度的测量及其仪器(4学时)10.1 分光测色仪器10.2 CM-1000 配色系统设计实例10.3 色度计10.4 光源颜色特性的测量10.5 荧光材料的颜色测量10.6 白度测量第11章辐射度、光度与色度的应用(2学时)11.1 材料特性的测量11.2 探测器特性的测量11.3 光学系统中杂散光的分析和计算11.4 辐射测温仪11.5 卫星多光谱扫描系统11.6 建筑用低辐射玻璃三、考核与成绩评定考核:采用统一命题,统一阅卷,集体复查,严把质量关。