最新光源原理 考题答案

光源原理考题答案

考试信息

•时间：1月19日上午8:30~10:30

•地点：HGX210

•题型：判断, 选择, 填空, 名词解释, 简答, 计算

•答疑：1月18日下午1:30~4:30, 电光源楼207 2009-01-08

源原理与设计, 复习要点

第一章光源的特性参量

1. 光波长的划分区域（P1）

2. 辐射度量和光度量, 以及它们之间的关系（辐射度量P1~4，光度量P8~12）

(一)辐射度量

1.辐射能量Q e

定义：光源辐射出来的光(包括红外线、可见光和紫外线)的能量称为光源的辐射能量。

单位：J焦耳。

2.辐射通量(辐射功率)P e

定义：在单位时间内通过某一面积的辐射能量称为经过该面积的辐射通量，而光源在单位时

间内辐射出去的总能量就叫做光源的辐射通量。辐射通量也可称为辐射功率。单位：W瓦。

3.辐射强度I e

定义：光源在某一方向上的辐射强度I e是指光源在包含该方向的立体角Ω内发射的辐射通

量P e与该立体角Ω之比：I e=P e/Ω

单位：W/sr

当光源在空间各个方向发出的辐射通量均匀分布时，I e=P e/4π

4.辐射出(射)度M

e 和辐照度E

e

M

e

定义：一个有一定面积的光源，如果它表面上的一个发光面积S在各个方向(在半个空间内)的总辐射通量为P e，则该发光S超的辐射出(射)度为M e=P e/S 单位：W/m2

E e 定义：表示物体被辐射程度的量称为辐照度E

e

。它是每单位面积上所接收到

的辐射通量数，即E e=dP e/dS’(s’表示接收器的面积元)

5.辐射量度L

e

定义：光源在给定方向上的辐射亮度L e(φ，θ)是光源在该方向上的单位投影面积、在单位立体角中的辐射通量即L e(φ，θ)= P e（φ，θ）/（S*cosθ*Ω）S代表发光面的面积，θ是在给定方向和发光面法线之间的夹角，Ω是给定方向的立体角，P e（φ，θ）是在该立体角内的辐射通量。

单位：W/（m2*sr）

L e (φ，θ)通常与方向有关，若L

e

(φ，θ)不随方向而变，则I

e

(φ，θ)正比于cos

θ，即I e(φ，θ)=I0cosθ。满足上式的特殊辐射体称为余弦辐射体，黑体就是这样的辐射体。

对于余弦辐射体，有M e=πL e

6.光谱辐射量(辐射量的光谱密度)

光谱辐射通量定义：光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射通量称为光谱辐射通量(简称谱辐通，也可称为辐射通量的光谱密度)Pλ，Pλ=ΔP e/Δλ,单位：W/m 光谱辐射出（射）度定义：光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射出度称为光谱辐射出（射）度Mλ=dM e (λ)/dλ,单位：W/m3

光谱辐射量度定义：光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射亮度为光谱辐射量度Lλ，即Lλ=dL e(λ)/dλ,单位：W/(m3*sr)

（二）光度量

1.光通量Ø

定义：光源在单位时间内发出的光量称为光源光通量Ø

单位：lm(流明)，相当于W

2.光强度I v

定义：光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量I，I=d Ø/dω

单位：坎德拉cd

如果光源是各向同性的，Φ=4πI

3. 照度E

定义：单位面积上受到的光通量数，即E=Ø/S’

单位：勒克斯(lx)

4.出度M

定义：光源上每单位面积向半个空间内发出的光通量。

单位：lm/m2

光照度与光出度M=ρE，ρ是小于1的系数，称为漫反射率。

5.亮度L

定义：光源在某一方向上的单位投影面、在单位立体角中发射的光通量

单位：cd/m2，1cd/m2=1lm/(m2*sr)

对于余弦辐射体，有M=πL

6.光量Q

定义：光源在单位时间段内所发出的光的总和称为（该时间段内的）光量。单位：lm*s，lm*h

3. 光效计算公式（P12~13）

光效率(efficiency): 光源的辐射能量占输入能量的百分比。

光效能(efficacy): 光源的光通量与输入能量的比值。Km= 683 lm/W

光效(efficacy): 光源的光通量与输入能量的比值。

ηv转换成可见辐射的功率占总功率的比例

K辐射光效

4. 光源的色温（P14）

当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的颜色温度Tc,简称色温(CT)。

5. 光源的显色性（P13）

光源的颜色有两方面的意思：色表和显色性。人眼直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表。显色性是指光源的光照射到物体上所产生的客观效果。如果各色物体受照的效果和标准光源(黑体或重组日光)照射时一样，则认为该光源的显色性好(显色指数高)；反之，如果物体在受照后颜色失真，则该光源的显色性就差(显色指数低)。显色性也称演色性或传色性。

6. 光源寿命：全寿命、平均额定寿命和经济寿命（P16）

全寿命——灯点燃到不能工作的时间

平均寿命——随机抽取的光源样品在额定条件下燃点时寿命的平均值,也即50%的灯不能工作时所燃点的时间

经济寿命(有效寿命)——光源的光通维持率下降到某一百分比时所燃点的时间(一般室外70% , 室内80% 是可接受)

一般有：经济寿命<平均寿命<全寿命

第二章普通白炽灯

1. 黑体的普朗克辐射*

2. 斯忒藩-玻尔兹曼定律(P21)