2010-2011光辐射度学
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射度学与绝对辐射校准工位1.引言辐射度学是研究各种电磁辐射强弱的学科,是颜色科学、遥感等学科的基础。
辐射校准最终的目的是将所测量的物理量与国际标准单位中的物理量联系起来。
本实验将通过实际的辐射校准传递流程帮助学生理解辐射校准的意义、方法和流程,然后应用辐射校准的结果进行绝对辐射测量。
2.实验目的1、了解辐射校准的意义、方法和流程2、应用辐射校准的结果进行绝对辐射测量3.实验原理辐射度测量仪器的校准:在使用辐射度测量仪器时,数字仪器获得的原始数据往往是计数值,而模拟仪器获得的原始数据往往是电压,电流或者电阻。
当我们测量的辐射度量并非以电流、电压等作为单位时,这些数据是无意义的。
因此,辐射校准的最终目的,是通过一定的标准将所测量的物理量与使用的工程单位联系起来。
此外,辐射校准的另一个重要目的是估计测量数据的不确定度。
校准的传递流程:校准可以使测量环境不同的同一被测物理量单位统一、量值可靠。
而可靠的测量不可避免地与校准过程以及其中使用的标准有关。
标准往往是一个物体、仪器或是系统,它为所测量的物理量在某一单位下提供核对、参照。
在使用中,标准可以分为几种。
基准标准具有最高的测量质量,他可以通过人为规定、计算、或设计得到而无需通过其他测量。
例如,零度被定义为水的三相点。
基准标准也可以通过国际公认成为一个人为的标准,例如千克,是特定的储存在国际计量局的人造物质定义的。
而次级的标准则用于传播标准,它必须具有尽可能高的稳定性、可靠性和可重复性。
次级标准通过与基准标准对照校准获得。
再下一级的标准是工作标准,我们常用来校准平常使用的仪器。
通过不同标准之间进行校准,标准传递的过程形成了一条不间断的比较链。
需要注意的是,由于标准传递过程中存在不可避免的误差,标准系统距离基准越远,不确定度会随着不断累加而越大。
为了确保同一被测量结果的可比性、一致性,计量具有溯源性的特点。
溯源性是指通过一条具有规定的不确定度的连续比较链,使测量结果或测量标准的值,能够与规定的参考标准,通常是与国家测量标准(国家基准)或国标测量标准联系起来的特性。
光度学和辐射度学光度学和辐射度学是研究光和辐射的两个重要学科。
光度学主要研究光的性质和行为,而辐射度学则关注辐射的特性和相互作用。
光度学是研究光的传播、吸收、散射、折射、干涉和衍射等现象的学科。
光是一种电磁波,具有波粒二象性。
光度学通过研究光的波动性和粒子性,揭示了光的本质和行为规律。
光的传播速度是一个重要的研究对象,根据光的传播速度不同,可以将光分为真空中的光和介质中的光。
光的传播速度在真空中是恒定的,而在介质中会发生折射现象,导致光的传播速度减小。
光度学还研究了光的吸收和散射现象。
当光通过物质时,会与物质相互作用,一部分光被物质吸收,一部分光被物质散射。
光的吸收和散射现象在很多领域都有重要应用,例如光谱学、光电子学和光通信等。
辐射度学是研究辐射的特性和相互作用的学科。
辐射是指物体发射出的电磁波或粒子流。
辐射度学研究了辐射的发射、传播和吸收等过程。
辐射的特性包括辐射强度、辐射频率和辐射方向等。
辐射度学通过研究辐射的特性,可以了解物体的热辐射和电磁辐射等信息。
辐射度学还研究了辐射与物质的相互作用。
当辐射与物质相互作用时,会发生吸收、散射和透射等现象。
吸收是指辐射能量被物质吸收并转化为其他形式的能量。
散射是指辐射在物质中的传播方向发生改变。
透射是指辐射穿过物质而不被吸收或散射。
辐射与物质的相互作用在医学影像学、辐射治疗和材料科学等领域具有广泛应用。
光度学和辐射度学在现代科学和技术中起着重要作用。
光度学的研究成果被广泛应用于光学仪器、光纤通信和激光技术等领域。
辐射度学的研究成果则被应用于核能、天文学和环境监测等领域。
光度学和辐射度学的发展不仅推动了科学的进步,也为人类社会的发展带来了巨大的贡献。
光度学和辐射度学是研究光和辐射的两个重要学科。
光度学研究光的性质和行为,辐射度学关注辐射的特性和相互作用。
这两个学科的研究成果在科学和技术领域有着广泛的应用,对推动人类社会的发展起着重要作用。
2010—2011学年第2学期《光电子技术》期末考试试卷(A卷)学院: ___ 班级: 姓名:学号: ___________一、选择题(20分,2分/题)1、光电子技术在当今信息时代的应用主要有(abcd )A.信息通信B.宇宙探测C.军事国防D.灾害救援2、激光器的构成一般由(a )组成A.激励能源、谐振腔和工作物质B.固体激光器、液体激光器和气体激光器C.半导体材料、金属半导体材料和PN结材料D. 电子、载流子和光子3、光波在大气中传播时,引起的能量衰减与(abcd )有关A.分子及气溶胶的吸收和散射B.空气折射率不均匀C.光波与气体分子相互作用D.空气中分子组成和含量4、2009年10月6日授予华人高锟诺贝尔物理学奖,提到光纤以SiO2为材料的主要是由于( a )A.传输损耗低B.可实现任何光传输C.不出现瑞利散射D.空间相干性好5、激光调制器主要有(abc )A.电光调制器B.声光调制器C.磁光调制器D.压光调制器6、电光晶体的非线性电光效应主要与(ac )有关A.外加电场B.激光波长C.晶体性质D.晶体折射率变化量7、激光调制按其调制的性质有(cd )A.连续调制B.脉冲调制C.相位调制D.光强调制8、光电探测器有(abc )A.光电导探测器B.光伏探测器C.光磁电探测器D.热电探测元件9、CCD 摄像器件的信息是靠( b )存储A.载流子B.电荷C.电子D.声子10、LCD显示器,可以分为(abcd )A. TN型B. STN型C. TFT型D. DSTN型二、判断题(20分,2分/题,对用“√”、错用“×”标记)11、世界上第一台激光器是固体激光器。
( T )12、在辐射度学中,辐射能量Q是基本的能量单位,用J(焦耳)来度量。
( T )13、在声光晶体中,超声场作用像一个光学的“相位光栅”,其光栅常数等于光波波长λ。
( F )14、在磁光晶体中,当磁化强度较弱时,旋光率α与外加磁场强度是成正比关系。
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?人眼对应不同波长的光波做出变化的灵敏度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。
扬-赫姆霍尔兹的三色学说假设人眼视网膜上有三种神经纤维,每种神经纤维的兴奋都引起红绿蓝三原色中的一种原色的感觉。
波长不同,引起三种纤维的兴奋程度不同,人眼就产生不同的颜色感觉,总亮度感觉为三种纤维中每种纤维提供的亮度感觉之和。
赫林的对立颜色学说叫做四色学说,假设视网膜上有白黑视素、红绿视素、黄蓝视素三对视素,其代谢作用包括建设和破坏两种对立过程,三种视素对立过程的组合产生各种颜色感觉和各种颜色混合现象。
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=⨯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⨯105km,日地平均距离⨯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。
辐射度学常用的量
辐射度学是一门研究辐射能量传播的学科,其中常用的量有以下几个:
- 光通量:光源在单位时间内向外辐射出的光能量,单位为流明(lm)。
- 辐射照度:单位面积上所接收到的辐射通量,单位为瓦特每平方米(W/m^2)。
- 光强:单位立体角内的光通量,单位为坎德拉每球面度(cd/sr)。
- 辐射亮度:辐射源在某一方向上单位投影面积在单位立体角内的辐射通量,单位为瓦特每球面度平方米(W/m^2/sr)。
这些量都可以从能量关于时间、面积和方向的极限中推导出来,并且通常与波长有关。
辐射度学在辐射测量和辐射气候学等领域有着广泛的应用。
人眼视觉与光度学和辐射度学的关系夏俊峰 2008.09前言关于视觉和光度学及辐射度学方面的内容,已有很多的文章。
但是,这些文章,虽然不少讲的很细致,比如细致地讲述人眼的构造、逐条讲解光度学的概念等。
但是,他们的讲解似乎各自为政,没有讲明光色视觉与光度计量及辐射计量的关系。
很多人对光色的视觉感受量、光度计量、辐射计量的内容似是而非。
将光度学与辐射度学割离,这在初学者和非光学研究者中很常见。
本文不是对视觉特性、光度学、辐射度学的内容做详细介绍,这些资料有很多,读者可以容易找到。
本文的目的是将这些内容串起来,让非光学专业的一般人员能够了解清楚他们之间的关系。
人眼视觉和光度学与辐射度学的关系光也是电磁波,对电磁波能量的计量有辐射度学,对辐射能量的计量单位是瓦(W )。
在380nm ~780nm 之间的电磁波能够被人眼所感受,呈现不同的色彩,这部分的电磁波就被称作可见光。
由于人眼视觉细胞的生理,各种波长、相同能量的可见光作用到视觉细胞后,人眼却感受到它们的强度是不同的,也就是说,射入人眼相同能量、不同颜色的可见光,人眼感觉却认为它们的亮度不同。
前辈科学家做了大量的工作,就人眼对不同波长的可见光在相同辐射能下的感受,做了大量的测试统计,测出各波长下等同能量的光辐射对应的人眼亮度感受相对值,得出了一个归一化的函数关系,将不同波长下的辐射能量与人眼感受量对应起来。
这个辐射能量与感受亮度相对大小对应的函数,就叫做视见函数,或光谱光效,或光视效率,符号:V λ。
它表明光视效率是随波长λ变化而变化的。
视见函数曲线见附图1。
实际上,对颜色是感觉,不同的人感觉是有差异的。
就是同一个人,在不同状况下,对同一颜色的感受也会有差异,所以说,人对颜色的感觉、判断是有心理作用的。
比如,几个人认为两个波长的光亮度相同,另几个人却说亮度不同。
这种现象是客观存在的。
所以,对视见函数的确定,也是根据对一定数量的受测人员的测试结果的统计值。
《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。
华东交通大学2010—2011学年第二学期考试卷
试卷编号:
光辐射度学 课程 课程类别:必√、限、任
考生注意事项:1、本试卷共 5 页,总分 100 分,考试时间 120 分钟。
2、考试结束后,考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。
一、名词解释 (每题 5 分,共 15 分) 1.视觉函数
2.亮度温度
3.朗伯体
二、 填空题(每题 3 分,共 21 分)
1.电磁波谱包括__________、___________、_________ 三部分。
2.已知均匀点光源的光强为8 cd ,其光通量为:_________Lm , 照射到r =2的球壁上的照度为___________Lx 。
3.三基色分别指__________、___________和_________三色,各自对应的波长分别为__________、___________和_________ nm 。
4.绝对黑体的三大基本定律是_______ ___、__________ _、___ ______。
和__________。
6.辐射测量的基本仪器一般包括__________、___________、____ __ _、___________和_________。
7颜色测量仪器可分为_________ _和_______ __ 两大类。
1.理想漫射表面积为4 cm2,其亮度为50 cd/cm2,求
(1)垂直方向的光强度;
(2)垂直方向成600倾斜角方向光强;
(3)如果光线垂直至50 cm远处半径为 2 cm的圆形屏上,求入射到屏上的光通量。
(8分)
2.若某种颜色相对亮度Y=10,色坐标为x=0.44 y=0.11,求该颜色三刺激值;
该颜色与Y=42,x=0.25,y=0.60的色混合,求混合的色品。
(10分)
3.如图推导点源对微面元的照度公式。
(10分)
三、论述题(共36分)
1.试说明基本辐亮度守恒定律。
(8分)
2. 什么是光谱三刺激值,光谱三刺激值有什么意义,色度学单位怎样定义的? (10分)
3.什么是光度导轨,它和一般导轨的主要区别在那些地方?(8分)
4.试说明FT光谱辐射计和迈克尔逊干涉仪的差别,并说明这种辐射计怎样求得光谱辐亮度(10分)。