第二章光度与辐射度基础.
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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。
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。
三、红外辐射源能量光谱分布测试(一)实验目的1. 了解测量红外辐射源能量光谱分布的意义2. 掌握测量红外辐射源能量光谱分布的方法3. 理解物体的温度与红外辐射能量的关系(二)实验原理红外辐射(俗称红外线)是波长在0.78~1000μm 的一段电磁波谱,是人眼看不见的光线,只有借助于仪器才能探测到并转换成人们可感受的信息,如数字、图像、曲线等。
凡温度在绝对零度以上的物体均能够发出红外辐射,其辐射的峰值波长与物体的温度有确定的关系:T b m =λ 式中 λm ——物体辐射的峰值波长T —— 物体的温度B —— 常数 (2898μm ·K )此为辐射度学中的维恩位移定律,意为只要物体有温度,则一定有固定波长的辐射,自然界的物体温度如果在-40℃~3000℃(233K ~3273K )范围,则根据上述公式,峰值辐射波长在0.88~12μm 之间,即人们通常所说的红外波段。
红外光谱仪器能将红外辐射源的辐射能量按波长的分布以曲线的形式给出。
我们可以清楚地看出一个红外辐射源在某个波长的相对辐射能量,进而可以验证维恩位移定律等红外辐射定律,并可以对红外辐射源进行深入的研究。
红外单色器的光学原理图如下图1 红外单色器光学原理图M1反射镜、M2准光镜、M3物镜,M4反射镜、M5 深椭球镜G 平面衍射光栅、S1入射狭缝、S2,S3出射狭缝、T 调制器入射狭缝、出射狭缝均为直狭缝,宽度范围0-2mm 连续可调,光源发出的光束进入入射狭缝1S ,1S 位于反射式准光镜2M 的焦面上,通过1S 射入的光束经2M 反射成平行光束投向平面光栅G 上,衍射后的平行光束经物镜3M 成像在2S 上。
(三)、实验仪器红外光栅光谱仪及配套附件;红外光源及驱动电源;电子稳压器;计算机及处理软件;打印机(四)、实验步骤首先按原理图检查各部分连接和摆放位置是否正确,经教师同意后,按下述步骤进行实验:1、打开红外辐射源的电源开关进行预热;2、打开计算机并进入相关程序,选定测量参数(相对强度、能量等),设置扫描波长范围、扫描间隔、幅度范围等参数;3、红外辐射源经预热达到稳定时,开始进行扫描,得到相应曲线;4、储测试结果,打印测试曲线;5、行相关计算,完成实验报告。