辐射度光度与色度学练习题(仪器部分)

计算和问答题

1. 设有一个灼热的朗伯发光面，其亮度L 未知；如果采用一个照度计测量该发光面的亮度，请画图示意测量原理。又设测量过程中照度计给出的结果为E,请写出由照度值E 计算亮度值L 的表达式（测量装置的其它参数可以自设）。

2. 请画出单光路分光光度计的光学原理图，其中，测量的标准几何条件、分光方式、探测器结构等可以自设。假设用该分光光度计测量一颜色样品所得到的光谱响应为V c (λ)、测量一标准白板所得到的光谱响应为V w (λ)；又假设标准白板的光谱反射率（或光谱辐亮度因数）为已知的ρw (λ)；请写出上述颜色样品的光谱反射率（或光谱辐亮度因数）ρc (λ)的计算式；最后再分别给出该颜色样品的CIE 色度系统的三刺激值和色品坐标的计算式。

3． 分别画出棱镜单色仪和光栅单色仪的光路原理图，并简要说明棱镜分光系统与光栅分光系统的主要优点（每种系统至少列举两点）。

4． 简要说明：与棱镜、光栅单色仪相比，FT 光谱辐射计（仪）的主要优点。

5． 画出亮度计的光学原理图，并简要说明：亮度计的光学结构如何保证在各种测量距离下的测量精度？

6．在光栅单色仪中，已知入射到光栅的光束口径为a ，后物镜的焦距为f,光栅的光栅常数为d, 光栅的总刻线数为N 。请根据光栅方程，分别导出或写出当衍射角为θ时的角色散、线色散、光谱分辨率的表达式。提示：方孔的衍射极限角分辨率：d θ=λ/a 。 （Nm Nb b m a d d d R =⋅⋅===θθ

λθλλcos cos ）

7．简述反射式分光光度计的组成原理。设被测样品的光谱反射比为ρs (λ)，对应的测量相应值为V s (λ)；标准白板的光谱反射比为ρw (λ)，对应的测量响应值为V w (λ)。请根据以上条件写出光谱反射比ρs (λ)的表达式。

8．分别画出棱镜光谱仪、光栅光谱仪、迈克尔逊干涉傅里叶变换光谱仪的光路原理图，并说明：(1) 棱镜光谱仪与光栅光谱仪的优缺点；（2）干涉型傅里叶变换光谱仪比色散型光谱仪具有的性能优势（至少列举三种优势）。

9．在反射样品的颜色测量中，CIE 于1931年正式推荐了四种标准照明和观察条件，请分别画出这四种条件的光路简图，并写出这四种条件的缩写符号。

10．采用光路图和数学表达式，分别简要叙述反射式分光光度仪和透射式分光光度仪测量颜色样品的光谱反射系数(或反射比)和光谱透射系数(或透射比)的工作原理。

11．用光路图和数学表达式叙述：采用一个照度计如何测量某发光平面的亮度，设发光面面积为A，距离为l.

12. 研究光源的显色性有何意义？简要叙述CIE推荐的光源显色指数计算方法。

13．简述照度计的组成及其工作原理（结合原理框图和数学公式表达）。

14．简述色度计的组成及其工作原理（结合原理框图和数学公式表达）。。

15. 简述用客观光度法测量某点光源的光强度的方法。（可用条件：标准灯的发光强度、光辐射探测器的输出光电流、或者测量距离）

16．简述两种以上光源光通量的测量方法（结合原理框图和数学公式表达）。。

填空题：

1．分光光度计主要用于测量材料的和。分光辐射计主要用于测量光源的，例如：、、。

3．光栅中区域叫自由光谱范围。当光栅单色仪的光路中的高通滤光器的截止波长等于600nm时，其自由光谱范围等于( ) ~（)。

4．响应度的标定就是建立测量系统处辐射度量和输出信号之间的定量关系。当光源不能充满仪器视场，可以采用（进行响应度的标定）；当标定光源充满仪器视场时，可以采用（进行响应度的标定）。

5．在光源可正好充满仪器视场的标定条件下，光辐射测量系统三种响应度之间存在着简单的关系。设辐射计的辐亮度响应度R L=V/L，则对应的辐照度响应度和辐射通量响应度分别为R E＝，RΦ＝（设 为辐射计的视场角、A p为辐射计入瞳的面积）

6. 光学积分球开口处的光照度大小与积分球直径、积分球涂层的光反射率、积分球照明光源强度？