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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。
光度学与⾊度学复习内容名词解释：1.同⾊异谱⾊：对于特定标准观察者和特定照明体，具有不同光谱分布⽽有相同三刺激值的颜⾊。
2.颜⾊校正：是把阶调层次偏差的原稿和扫描分⾊引起颜⾊偏差的图像校正过来，使其能得到反映原稿的正确⾊调、层次和灰平衡。
3.⼤⾯积着⾊原理:假如传送细节的尺⼨⼩于1 mm，那么⼈眼看到的各个细节部分只是在亮度⽅⾯存在着差别，⽽在颜⾊⽅⾯没有差别，都表现为灰⾊。
所以，当重现彩⾊图像时，只有⼤⾯积部分需要以三原⾊显⽰，其⾊彩可以丰富图像内容。
⽽对各种颜⾊的细节部分，彩⾊图像可不必显⽰出⾊度的差别。
因为此时，⼈眼已不能辨认它们的⾊度区别了，只能感觉到它们之间的亮度的不同，可以⽤⿊⽩来显⽰，这称为⼤⾯积着⾊原理。
4.光度学就是根据⼈类视觉器官的⽣理特性和某些约定的规范来评价辐射所产⽣的视觉效应。
5.分布温度：光源的分布温度是在⼀定谱段范围内，光源光谱辐射度曲线和⿊体的光谱辐射度曲线成⽐例或近似成⽐例时的⿊体温度，因⽽分布温度可描述光源的光谱能量分布特性。
6.照明体同⾊异谱指数：对于特定参照照明体和观察者具有相同的三刺激值的两个同⾊异谱样品，⽤具有不同相对光谱功率分布的测试照明体所造成的两样品间的⾊差( E)作为照明体同⾊异谱指数Mi7.总光谱辐亮度因数：总光谱辐亮度因数是在多⾊光照明下，来⾃荧光物体表⾯的反射和发射的辐亮度与在相同照明观测条件下⾮荧光参考样品的反射辐亮度之⽐。
8.朗伯定律：di / dx = - K I 式中，K为薄膜的吸收系数，其值通常为正，采⽤负号表⽰强度减⼩。
对整个膜厚度进⾏积分得：I = Io e -Kx 或Ti = I / Io = e –Kx此式即为朗伯定律的表达式，其中Ti 称为膜内部的透射率。
9.格拉斯曼⾊彩混合定律10.减⾊原理填空：1.⾃然界把各种能量转化为光能的过程有两种：⼀是热辐射，⼆是发光。
2.在光学中，与能量有关的量有两类，分别是辐射度学量和光度学量.3.如果⼀个辐射源其表⾯辐射亮度L不随⽅向变化，则称为郎伯辐射体。
()λe 光度学和色度学简介§1 光度学基本概念一、辐射通量设光源表面S(图3-1)向所有方向辐射出各种波长的光。
此光源表面一个面积元dS 的辐射情况，可以用单位时间内该面积元dS 辐射出来的所有波长的光能量(也就是通过该面积的辐射功率)来表示，这就是面积元dS 的辐射通量。
可用ε来表示，单位为瓦特。
于光源上任一面积元的辐射通量，不同波长的光在其中所占的相对数值是不同的。
为了表示光源面积元所辐射的不同波长的光的相对辐射通量，我们引入分布函数e(λ)的概念。
它就是在单位时间内通过光源面λ积的某一波长附近的单位波长间隔内的光能量。
是波长`λ的函数，它又称谱辐射通量密度。
从光源面积元dS 辐射出来的波长在λ到λ+d间的光辐射通量为 于是，从面积元dS 发出的各种波长的光的总辐射通量为二、视见函数辐射通量ε代表的是光源面积元在单位时间内辐射的总能量的多少，而我们感兴趣的只是其中能够引起视觉的部分，相等的辐射通量，由于波长不同，人眼的感觉也不相同。
为了研究客观的辐射通量与它们在人眼所引起的主观感觉强度之间的关系，首先必须了解眼睛对各种不同波长的视觉灵敏度。
人眼对黄绿色光最灵敏；对红色和紫色光较差；而对红外光和紫外光，则无视觉反应。
在引起强度相等的视觉情况下，若所需的某一单色光的辐射通量愈小，则说明人眼对该单色光的视觉灵敏度愈高。
设任一波长为λ的光和波长为5550的光，产生相同亮暗视觉所需的辐射通量分别为Δελ和Δε5550，则比值称为视见函数。
图3-2是明视觉和暗视觉的相对视见函数实验图线，其纵坐标为视见函数。
明视觉以v(λ)表示，暗视觉以v ′(λ)表示。
暗视见函数曲线的峰值向短波移动约500 oA ，当不同的单色光辐射通量能够产生相等强度的视觉时，v(λ)与这些单色光的辐射通量成反比。
根据多次对正常眼的测量，当波长为5550时，曲线具有最0302，+90mm 。
85mm ，BP 图3-2大值。
1. 辐射通量:以辐射形式发射、传输或接收的功率，用以描述辐能的时间特性；
辐射强度:在给定传输方向上的单位立体角内光源发出的辐射通量；
辐亮度: 光源在垂直其辐射传输方向上单位表面积单位立体角内发出的辐射通量；
辐射出射度: 离开光源表面单位面元的辐射通量；
辐照度：单位面元被照射的辐射通量；
2.辐射度量与光度量的区别：
3.阈值对比度：
把人眼视觉在一定背景亮度下可探测的最小衬度对比度称为阈值对比度，或称亮度差灵敏度。
人眼的绝对视觉阈:
在充分暗适应的状态下，全黑视场中人眼感觉到的最小光刺激值，称为人眼的绝对视觉阈。
分辨力:
人眼能区别两发光点的最小角距离称为极限分辨角 ，其倒数则为眼睛的分辨力。
色差灵敏度:
人眼能恰好分辨色度差异的能力叫做色差灵敏度。
4.颜色恒常性:：外界条件变化后，人们的色知觉仍然保持相对的不变。
色对比：在视场中，相邻区域不同颜色的相互影响叫做颜色对比，包括：明度对比、色调对比和饱和度对比。
色适应：当人眼对某一色光适应后，观察另一物体的颜色，不能立即获得客观的颜色印象，而带有原适应色光的补色成分，需经过一段时间适应后才会获得客观的颜色感觉。
明度加法定理：明度是人眼对外界光线明暗感觉程度的度量。
明度加法定理：对于混合光，不论光谱成分如何，它所产生的表观明度等于混合光各个光谱成分分别产生的表观明度之和。
5.朗伯辐射体：某些自身发射辐射的辐射源，其辐亮度与方向无关，即辐射源各方向的辐亮度不变。
（绝对黑体和理想漫反射体是两种典型的朗伯体。
）
朗伯余弦定律：在理想情况下，朗伯体单位表面积向空间规定方向单位立体角内发射(或反射)的辐射通量和该方向与表面法线方向的夹角α的余弦成正比。
6.基尔霍夫定律：物体的辐射出射度M和吸收本领a的比值M/a与物体的性质无关，都等于同一温度下绝对黑体(a=1)的辐射出射度M0—基尔霍夫定律
7.普朗克辐射定律物理意义：黑体辐射的光谱分布；
斯蒂芬—玻尔兹曼定律：黑体在单位面积单位时间内辐射的总能量与黑体温度T的四次
方成正比；
维恩位移定律：当黑体的温度升高时，其光谱辐射的峰值波长向短波方向移动；
最大辐射定律：黑体最大辐射出射度与T的五次方成正比。
8.分布温度：在一定谱段范围内光源光谱辐亮度曲线和黑体的光谱辐亮度曲线成比例或近似地
成比例时的黑体温度。
色温：当发射体和某温度的黑体有相同的颜色时, 黑体温度称为发射体的色温。
相关色温：就是发射体和某温度的黑体有最相近的色时黑体的温度。
辐亮度温度：实际发射体在某一波长(窄谱段范围内)的光谱辐亮度和黑体在某一温度同一波长下的光谱辐亮度相等时，黑体温度称为发射体的辐亮度温度。
辐射温度：是在整个光辐射的谱段范围内的辐亮度与某温度黑体辐亮度相等时黑体的温度。
10.人工黑体的分类及结构：
1）腔型黑体辐射源；2）面型差分黑体源
11.光电探测器和热探测器的区别：
热探测器：探测能力强，时间常数小，相应范围宽，只能工作在一定温度范围，受负载电路影响大。
光电探测器：利用光电效应，性能稳定，光谱响应范围宽；响应速度快；响应度高，温度系数小。
12.光电管：利用外光电效应。
在光照下，阴极表面激发出的电子在电场作用下打向阳极，在外电路形成光电流。
光电倍增管工作原理：
13.光电效应
热释电效应：
14.格拉斯曼定律：
1) 人的视觉只能分辨颜色的三种变化(如明度/色调/饱和度)
2) 在由两个成份组成的混合色中，如果一个成份连续地变化，混合色的外貌也连续变化。
若两个成份互为补色，以适当比例混合，便产生白色或灰色，若按其它比例混合，便产生近似比重大的颜色成份的非饱和色；
若任何两个非补色相混合，便产生中间色，中间色的色调及饱和度随这两种颜色的色调及相对数量不同而变化。
3) 颜色外貌相同的光, 不管它们的光谱组成是否一样, 在颜色混合中具有相同的效果。
即凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。
4) 混合色的总亮度等于组成混合色的各种颜色光的亮度总和—亮度相加定律。
15CIE1964补充色度系统与CIE1931标准色度系统的区别：
16.什么是均匀颜色空间：
17.简述三刺激值单位的确定方法：
选一特定白光(W)作为标准, 在颜色匹配实验装置上用选定的R/ G/B三原色光相加混合与此白光(W)相匹配, 达到匹配时, 如测得所需要的三原色光的光通量值(R)为lR流明；(G)为lG 流明；B为lB流明。
则将比值lR︰lG︰lB定为三刺激值的相对亮度单位，即色度学单位。
18.主波长：颜色S1的主波长是指波长 d的光谱色按一定比例与一种确定的参照光源相加混合，能匹配出颜色S1。
补色波长：一种颜色S2的补色波长是指 c的波长光谱色与适当比例的颜色S2相加混合，能匹配出某一种确定的参照白光。
19光度导轨的功能：使两个或多个部件之间轴向的相对位置对准，并在其相对移动时保持对准关系。
21.使用单色仪问题：1）入射狭缝像的弯曲在棱镜单色仪中，由于入射狭缝有一定的长度，不
在狭缝中心的光斜向通过棱镜。
2)杂散光的影响;3) 波长的标定单色仪经过一段时间的使用，由于温度影响、机械结构松动、固有的结构间隙等，使得单色仪的波长刻度往往与实际出射光的波长不能准确地吻合，定期进行波长标定十分必要；4)温度对测量的影响。
温度使材料的折射率发生变化．故仪器工作所在环境温度的变化应控制在土10℃以内。
尤其是红外分光棱镜，色散小，光谱分辨率低，温度变化引起的波长标定误差就更大。
什么是光20.辐射测量系统的光谱泄露：在系统工作谱段[ ， ]内并不象理想响应那样具有明显的波长限，且在[ 1， 2]谱段内的响应也不均匀，在离工作谱段较远的波长区，甚至还可能出现次响应谱段，并可延伸到相当宽的波长范围，这种工作谱段以外的响应称为光谱泄漏。
21.光谱泄漏原因：①大多数光学材料具有较好的短波截止性能，但长波的截止性能较差，因而长波泄漏更容易出现；②用以分隔谱段的薄膜干涉滤光片、分光元件——光栅等利用干涉现象的元件存在干涉级；③单色仪中由于棱镜和光栅表面的自身缺陷及小角度散射、系统像差及衍射等，使透射谱线加宽；④光学元件吸收短波辐射而在较长波长处受激发射萤光，则当紫外测量仪器中探测器在可见谱段未能有效地截止而有响应时，就会产生光谱泄漏。
22.检查系统光谱泄露的方法：
由于短波截止滤光片的短波截止性能较好，可用来检查长波泄漏。
检查时将滤光片插入光路，如果系统仍有信号输出(不是暗电流)，则说明系统有长波泄漏，而信号的大小可确定长波泄漏的程度。
另一种检查长波泄漏的方法是用变温度的黑体作为光源，由于黑体温度变化时，辐射能的峰值也随之变化，这相当于引入一个变发射谱段的光源作为长波泄漏的检查手段。
23.光谱响应：测量系统的光谱响应是系统中光学和色散元件的光谱透射、反射、色散特性和探测器光谱响应的乘积。
24.测量系统的视场响应具备条件：
1)测量环境的影响，因此保持测量室内空气清洁是十分必要的;2）测量系统响应线性度的影响，因此改变积分球出射光孔到待测系统的距离是一种简单快速检查测量系统视场外响应的方法。
