光学测量-长春理工大学精品课
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意义
光学测量包含内容
辐射度 光度 光谱光度 色度 激光参数 光学材料参数 光学薄膜参数 光学元件、光学系统参数 光纤和光通信参数 光电探测器参数
长度
质量 温度 电流 光强 物质的量
米
千克 开（尔文） 安（培） 坎（德拉） 摩尔
激光波长
砝码 液态氢 标准电池 标准光源
1×10-9
1×10-8 1×10-3 1×10-7 3×10-3
1×10-8
1×10-8 1×10-3 1×10-6 3.3×10-3
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国际上的七种物理量的定义
量 长度 质量 时间 电流 热力学 温度 物质的量 发光强度 大陆地区 单位名称 米 千克 秒 安［培］ 台湾单 位名称 公尺 公斤 秒 安培 单位 符号 m kg s A K mol cd 定义 光在真空中， 1/299,792,458 秒之时间间隔内 所经过的路径长。 以铂铱合金制成、底面直径为39毫米、高为39 毫米的国际千克原器（圆柱体）的质量定义为1 千克。目前它保存在法国巴黎的国际计量局里。 铯-133原子基态的一特定辐射光波震动 9,192,631,770次所需要的时间。 电流流过自由空间中两条相距1米，其截面积可 忽略的细长直导线，若两导线间单位长度之互 作用力大小为2x10-7N，此电流为标准的1安培。 水三相点之热力学温度的 1/273.16 一系统物质的量，其系统所包含的基本单元数 和0.012 kg 碳-12的原子数目相等。 光源发出频率为540x1012Hz的单色辐射，在某 给定方向上的发光强度，而此方向上每一个球 面的辐射强度为1/683(w/sr.)
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计量、 测量、 测试之间的关系
计量与测量的相互关系——测量是计量的依托,没有测量就谈不到计量; 计量是使测 量结果真正具有价值的基础, 计量又促进了测量的发展。也可以说计量是测量的一种 特殊形式, 它保证测量统一和量值准确。 计量与测试的相互关系——计量同样是使测试结果真正具有价值的基础。因为测试 数据的准确可靠, 必须以计量技术基础予以保证。 同时, 测试一般都是通过计量手段和 应用计量科学原理进行的, 而且对象都是 “量” , 所以测试又是保证量值统一的重要 环节, 是计量联系生产实际的重要途径, 是计量领域进行探索的重要方面。 测量与测试的相互关系——从本质上讲, 两者是相同的, 测试的实质就是测量, 都是 为了确定其量的数值。 但测试又区别于测量, 测量是一个实验过程, 途径和方法一般都 是已经确定的, 其解决的问题是确定量值的大小; 而测试则包含着试验过程, 具有一定 的探索性, 它主要解决科研生产中的具体实际问题。 计量、 测量、 测试三者也是可以转变的。 当测量是为着实现统一, 即旨在使量值 溯源到标准、 基准时, 那这种测量就是计量; 当测试已经具有了确定的方法和途径, 那 这种测试则已转变为测量了; 当要求测试方法及量值进行统一并相应的建立了标准, 那 这种测试就已经转变为计量了。
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计量、 测量、 测试之间的关系
具有共性, 都是解决“量” 的问题, 均属于测量 领域。 测量是通过相互比较的一个实验过程, 目的是 确定其量值大小, 单位可以任意选定;
计量是通过建立基准、标准, 进行量值传递, 旨 在实现统一、 准确的测量, 目的是为了统一量值, 单位是法定的; 测试是具有试验性质的测量, 目的是通过多参 量的试验来确定其物体的特性或条件的最佳状态, 单位也可以是任选的。
开［尔文］ 克耳文 摩［尔］ 莫耳
坎［德拉］ 燭光
3
导出物理量
时间：三十万年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一秒 长度：氪86同位素波长λ=605.78nm，Δλ=4.7×10-4nm，相干长 度L=λ2/Δλ=0.78m;氦氖激光器λ=632.8nm，Δλ=6×109nm,L=60km
辅助物理量：平面角rad，球面角 sr 导出物理量 国际200多种，我国120种. 与光学测量有关的光学量导出单位： 光通量 流明 lm 1lm=1cd.sr 辐射能中能引起人眼光刺激的那部分辐通 量 光照度 勒（克斯）lx 1 lx=1 lm/m2单位面积上所接收的光通量大小 辐透（ph）1ph=1 lm/cm2。 计量单位：有明确定义和名称并命其数值为1的固定的量 量值：数值和计量单位的乘积
光学测量
THE OPTICAL MEASUREMENT
长春理工大学 付跃刚 fuyg@cust.edu.cn
绪论
一、测量的概念及方法
将被测的物理量与一定的计量单位相比较求其比值的过程， 或为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
１．物理量 （１）基本物理量 国际七种
物理量
时间
单位
秒
工具
铯原子钟
精度 国际 1×10-13 我国 1×10-12
如：测量单摆的振动周期T，用公式
T 2 l / g
求得g
6
例：空调机测量控制室温
被测对象： 室内空气
被测物理量： 温度 测量器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
电信号 处理 显示 操作过程：空气 热敏电阻
空调机
返回 7
计量、测量、测试的区别
计量：准确一致的测量 国际标准——国家计量局——地区计量站—— 工厂计量室——车间检验组。 测试：具有实验性质的测量。 检测:对产品以及成型仪器的测量。
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光学测量
定义： 对光学材料、零件及系统的参数和性能的测量 特点： 理论和实践相结合，精度是主要矛盾
学习方法
应用理论：应用光学、物理光学、精度原理、精密机械、电 子学等 实践性强,设计、工艺（加工）、测量是生产的三大过程，测 量是加工的极限 复习好精度原理、应用光学、物理光学等课程 理论联系实际，重视实验 精度是光量的主要矛盾不但要学会测量原理和方法，更重要 的是会精度分析，找出提高精度的途径。 科研应用、生产应用
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测量方法
例1 买布 被测物理量 长度 计量单位 米 测量工具 尺 例2 检查体温 被测物理量 温度 计量单位 度 测量工具 体温计
5
测量方法
按测量方式通常可分为： 直接测量——由仪器直接读出测量结果的叫做直接测量
如：用米尺测量课桌的长度，电压表测量电压等
间接测量——由直接测量结果经过公式计算才能得出结 果的叫做间接测量．
意义
光学测量包含内容
辐射度 光度 光谱光度 色度 激光参数 光学材料参数 光学薄膜参数 光学元件、光学系统参数 光纤和光通信参数 光电探测器参数
长度
质量 温度 电流 光强 物质的量
米
千克 开（尔文） 安（培） 坎（德拉） 摩尔
激光波长
砝码 液态氢 标准电池 标准光源
1×10-9
1×10-8 1×10-3 1×10-7 3×10-3
1×10-8
1×10-8 1×10-3 1×10-6 3.3×10-3
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国际上的七种物理量的定义
量 长度 质量 时间 电流 热力学 温度 物质的量 发光强度 大陆地区 单位名称 米 千克 秒 安［培］ 台湾单 位名称 公尺 公斤 秒 安培 单位 符号 m kg s A K mol cd 定义 光在真空中， 1/299,792,458 秒之时间间隔内 所经过的路径长。 以铂铱合金制成、底面直径为39毫米、高为39 毫米的国际千克原器（圆柱体）的质量定义为1 千克。目前它保存在法国巴黎的国际计量局里。 铯-133原子基态的一特定辐射光波震动 9,192,631,770次所需要的时间。 电流流过自由空间中两条相距1米，其截面积可 忽略的细长直导线，若两导线间单位长度之互 作用力大小为2x10-7N，此电流为标准的1安培。 水三相点之热力学温度的 1/273.16 一系统物质的量，其系统所包含的基本单元数 和0.012 kg 碳-12的原子数目相等。 光源发出频率为540x1012Hz的单色辐射，在某 给定方向上的发光强度，而此方向上每一个球 面的辐射强度为1/683(w/sr.)
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计量、 测量、 测试之间的关系
计量与测量的相互关系——测量是计量的依托,没有测量就谈不到计量; 计量是使测 量结果真正具有价值的基础, 计量又促进了测量的发展。也可以说计量是测量的一种 特殊形式, 它保证测量统一和量值准确。 计量与测试的相互关系——计量同样是使测试结果真正具有价值的基础。因为测试 数据的准确可靠, 必须以计量技术基础予以保证。 同时, 测试一般都是通过计量手段和 应用计量科学原理进行的, 而且对象都是 “量” , 所以测试又是保证量值统一的重要 环节, 是计量联系生产实际的重要途径, 是计量领域进行探索的重要方面。 测量与测试的相互关系——从本质上讲, 两者是相同的, 测试的实质就是测量, 都是 为了确定其量的数值。 但测试又区别于测量, 测量是一个实验过程, 途径和方法一般都 是已经确定的, 其解决的问题是确定量值的大小; 而测试则包含着试验过程, 具有一定 的探索性, 它主要解决科研生产中的具体实际问题。 计量、 测量、 测试三者也是可以转变的。 当测量是为着实现统一, 即旨在使量值 溯源到标准、 基准时, 那这种测量就是计量; 当测试已经具有了确定的方法和途径, 那 这种测试则已转变为测量了; 当要求测试方法及量值进行统一并相应的建立了标准, 那 这种测试就已经转变为计量了。
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计量、 测量、 测试之间的关系
具有共性, 都是解决“量” 的问题, 均属于测量 领域。 测量是通过相互比较的一个实验过程, 目的是 确定其量值大小, 单位可以任意选定;
计量是通过建立基准、标准, 进行量值传递, 旨 在实现统一、 准确的测量, 目的是为了统一量值, 单位是法定的; 测试是具有试验性质的测量, 目的是通过多参 量的试验来确定其物体的特性或条件的最佳状态, 单位也可以是任选的。
开［尔文］ 克耳文 摩［尔］ 莫耳
坎［德拉］ 燭光
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导出物理量
时间：三十万年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一秒 长度：氪86同位素波长λ=605.78nm，Δλ=4.7×10-4nm，相干长 度L=λ2/Δλ=0.78m;氦氖激光器λ=632.8nm，Δλ=6×109nm,L=60km
辅助物理量：平面角rad，球面角 sr 导出物理量 国际200多种，我国120种. 与光学测量有关的光学量导出单位： 光通量 流明 lm 1lm=1cd.sr 辐射能中能引起人眼光刺激的那部分辐通 量 光照度 勒（克斯）lx 1 lx=1 lm/m2单位面积上所接收的光通量大小 辐透（ph）1ph=1 lm/cm2。 计量单位：有明确定义和名称并命其数值为1的固定的量 量值：数值和计量单位的乘积
光学测量
THE OPTICAL MEASUREMENT
长春理工大学 付跃刚 fuyg@cust.edu.cn
绪论
一、测量的概念及方法
将被测的物理量与一定的计量单位相比较求其比值的过程， 或为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
１．物理量 （１）基本物理量 国际七种
物理量
时间
单位
秒
工具
铯原子钟
精度 国际 1×10-13 我国 1×10-12
如：测量单摆的振动周期T，用公式
T 2 l / g
求得g
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例：空调机测量控制室温
被测对象： 室内空气
被测物理量： 温度 测量器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
电信号 处理 显示 操作过程：空气 热敏电阻
空调机
返回 7
计量、测量、测试的区别
计量：准确一致的测量 国际标准——国家计量局——地区计量站—— 工厂计量室——车间检验组。 测试：具有实验性质的测量。 检测:对产品以及成型仪器的测量。
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光学测量
定义： 对光学材料、零件及系统的参数和性能的测量 特点： 理论和实践相结合，精度是主要矛盾
学习方法
应用理论：应用光学、物理光学、精度原理、精密机械、电 子学等 实践性强,设计、工艺（加工）、测量是生产的三大过程，测 量是加工的极限 复习好精度原理、应用光学、物理光学等课程 理论联系实际，重视实验 精度是光量的主要矛盾不但要学会测量原理和方法，更重要 的是会精度分析，找出提高精度的途径。 科研应用、生产应用
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测量方法
例1 买布 被测物理量 长度 计量单位 米 测量工具 尺 例2 检查体温 被测物理量 温度 计量单位 度 测量工具 体温计
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测量方法
按测量方式通常可分为： 直接测量——由仪器直接读出测量结果的叫做直接测量
如：用米尺测量课桌的长度，电压表测量电压等
间接测量——由直接测量结果经过公式计算才能得出结 果的叫做间接测量．