光辐射测量原理与技术

光辐射测量原理与技术
主讲：王元樟 博士
E-mail：wangyzh2006@126.com
主要内容
第一篇 基础篇
绪论 第1章、辐射度量、光辐射度量基础 第2章、热辐射定律及辐射源 第3章、光辐射探测器 第4章、辐射在空间中的传输 第5章、色度学的技术基础
第二篇 仪器与实验篇
第6章、辐射测量的基本仪器 第7章、光辐射系统的性能及其测量 第8章、光度量的测量 第9章、辐射度量的测量 第10章、色度的测量及其仪器 第11章、辐射度 光度与色度的应用
绪论
辐射度学是一门研究电磁辐射能测量的 科学。
辐射度学的基本概念和定律适用整个电 磁波段的辐射测量，但对于电磁辐射的不同 频段，由于其特殊性，又往往有不同的测量 手段和方法。本课程主要限于阐述电磁辐射 光学谱段内辐射能的计算与测量。
光度学的研究范畴
使人眼产生总的目视刺激的度量。 光度学除了包括光辐射能的客观度量外，
还应考虑人眼视觉的生理和感觉印象等心 理因素。
色度学的研究范畴
使人眼产生色感刺激的度量是色度学的研 究范畴，研究人眼辨认物体的明亮程度、 颜色类别和颜色的纯洁度（明度、色调、 饱和度），是一门以光学、光化学、视觉 生理和视觉心理等学科为基础的综合性科 学，也是一门以大量实验为基础的实验性 科学，解决对颜色的定量描述和测量问题。
光度基准也由火焰灯发展到Violle提出的用 凝固温度时的铂作为光强度的基准，并为 1889年国际电工会议所采纳。
在这期间，Hershel在1800年测量太阳光通过棱
镜色散在不同光谱位置上目视和液体温升的效应 而发现了红外辐射，次年Ritter发现了紫外辐射， 这样，辐射度学的研究领域逐步扩大。19世纪上
使人眼产生总的目视刺激的度量。是将可 见光的能量与人眼对它的接收特性结合起来进 行研究的计量科学． 色度学：Colorimetry
使人眼产生色感刺激的度量。研究颜色视 觉机理、颜色测量的科学.
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半叶制造出第一个热电偶，并用于测量辐射热。 Becguerel发现了光伏效应。19世纪中叶， Kirchhoff和Stewart提出了黑体的概念。直到 1900年，在大量实验和理念分析的基础上，才 由Planck导出了描述黑体辐射能量和光谱分布的
物理定律。此后，随着温度测量精度的提高，普 朗克常数和玻尔兹曼（Boltzmanm）常数已可准 确地求到仅有1%的误差了。
可见光区:380-780nm 红外光区：
１、近红外:780-2.5×103nm ２、中红外:2.5×103_5×104nm ３、远红外:5×104_106nm
光辐射测量所研究的范畴
辐射度学 ：Radiometry
是一门研究电磁辐射能测量的科学。研究 有关Ｘ射线、紫外辐射、可见光、红外辐射及 其他电磁辐射能量的计量学科。 光度学：Photometry
随着光源事业的飞速发展，光辐射测 量在电光源的生产、研究制作和开发中的 意义日益显得重要。
它在照明工程、光电子学、电影和电 视的拍摄、色度学、光学仪器等领域有着 更为重要的作用，现已广泛在应用着。
光辐射学所研究的光谱辐射谱域
紫外区：
１、真空紫外:1-280nm（杀菌区） ２、远紫外:280-315nm（保健区） ３、近紫外:315-380nm（光化学反应区）
光波是一定波长的电磁波
电磁波的划分（电磁波波长范围从γ波长到 无线电波波长，光波只是其中极小一部分)

电磁波谱
光学谱段一般是指包括从波长为0.1nm 左右的X射线到约0.1cm的极远红外的 范围。
波长小于0.1nm是γ射线，波长大于 0.1cm则属于微波和无线电波。
在光学谱段内，可按照波长分为X射线、 远紫外、近紫外、可见光、近红外、 短波红外、中波红外、长波红外和远 红外。
辐射度学和光度学系统的研究可认为是从18 世纪中期研究光辐射的目视效应开始的。
法国的Bouguer在1727年提出光度学的概念， 为光度学的实践奠定了基础。
1760年Lamber提出了光度学的基本定律， 如照明可加性定律，照度的平方反比定律， 余弦定律等。
光度学的发展与当时照明光源的进步密切相 关。
19世纪的后20年，Langley研制了辐射热计，
开始研究大气辐射。当时热电偶的响应度也大 大提高。
Angstrom于1893年做出第一台标准探测计——电 标定辐射热计。许多科学家用它来测量黑体总辐 射能和温度的关系。
20世纪初，辐射度学和光度学在许多科学研究和 应用领域，如分子物理、光谱化学分析、视觉、 照明等，得到了广泛的应用，使其明显地从物理 学中分支出来。当时气体放电灯、充气白炽灯等 相继问世，白炽灯在1914年也已用作辐照度标准 光源。1920年在光度学中已使用具有一定色温的 标准灯。此后，人眼明视觉光谱光视效率和色度 系统都有了国际标准。