1.辐射学和光度量学基本概念

d
ds1
L0
ds0 sin 2 u0 ds1 f l f l f 1 f
n0 r0 sin u0 n1 r1 sin u1 , l ' n12 E L0 2 sin 2 u1 ds1 n0 E L0
l
d
2 D 2 l '

辐[射]出[射]度 Me 辐出度只表示面辐射源表面不同位置的辐射特性，而不考虑 辐射方向。其定义为：面辐射源的单位面积上辐射的辐通量， 也就是把辐亮度Le对所有可能方向的角积分，即 ,单位为W/m2。 辐[射]照度 Ee 它表示每单位受照面接受的辐通量，即 ,单位为W/m2。 这里无需考虑面元dA所接受的辐通量来自何方，故与该面 的取向无关。
dE
I cos
l2 I L dA cos L dA cos cos l
A A 2
dE
L cos d
E dE L cos d E L cos d Ls
A
dA1 rdrd , dE L cos d L cos l dA1 cos l2

亮度 Lv
面光源的亮度定义为: ,其单位为cd/m2。

光出射度 Mv 它过去也称为面发光度。其定义为面光源从单位面积上辐射
的光通量，即
,单位为lm/m2, lx(勒克斯 )。

照度 Ev 入射到单位面积上的光通量称为照度，即 , 单位为lx(勒克斯).

根据眼睛的视见函数Vλ ，可将辐射度学单位表示的量值换算 为以光度学单位表示的相应值。例如，已知某一波长λ 的光 谱辐照度Eeλ 时，与之相当的光谱照度Evλ 为


辐[射]亮度(或称辐射度) Le 对于小面积的面辐射源，以辐亮度Le来表示其表面不同位置 在不同方向上的辐射特性。 一小平面辐射源的面积为dS，与dS的法线夹角的方向θ 上有 一面元dA。若dA所对应的立体角dΩ 内的辐通量为dΦe ， 则面源在此方向上的辐亮度为:
式中是面辐射源正对dA的有效面积。辐亮度Le就是该面源在 某方向上单位投影面积辐射到单位立体角的辐通量。单位为 W/(m2· sr)。
D
2 2
2
L0
1
1 l2 4
2 D l f f 2
L0
1 1 4 f D 1 l f
2 2

例题，已知太阳辐亮度为2x107W/(m2.sr)，太阳半径 6,957x108m，地球半径6.374x106m，太阳地球平均距离为 1.496x1011m，求太阳辐出度、辐强度、辐通量及地球接收 的辐通量，大气边沿的辐照度。
:
如果照明光源不是单色的，则总的照度可用积分求出:

其它基本概念 点源：照度与距离之间的平方反比定律 扩展源：朗伯源的辐出度与辐亮度间的关系 漫反射面：漫反射体的视亮度与照度间的关系
定向辐射体
dA cos d l2 I dA cos dP Id l2 dP I cos E dA l2

光通量 Φv 为了从数量上描述电磁辐射对视觉的刺激强度，引入一个新 的物理量，称为光通量，也称为光功率。定义为 : 光通量的单位为1m，称为流明；比例系数C=683lm/W。 发光强度 Ie 与辐射度学的辐强度很相似，定义为： 发光强度的单位应是lm/sr，(流明每球面度)，cd(坎德拉 ).



光度学基本物理量



人眼是最常用也是最重要的可见 光接受器。它对不同波长的电磁 辐射有不同的灵敏度，而且不同 人的眼睛，其灵敏度也有差异。 为了从数量上描述人眼对各种波 长辐射能的相对敏感度，引入视 见函数Vλ 。国际照明委员会从许 多人的大量观察结果中取其平均 值，得出视见函数的曲线如图所 示，图中虚线是暗视觉视见函数， 实线是明视觉视见函数。 人眼对于波长为555nm的绿色 光最敏感，取其视见函数值为1。 其它的波长Vλ <1，而在可见光 谱以外的波段Vλ =0 。

黑体辐定律

黑体辐射定律
绝对黑体：任何温度、任何波长的入射辐射的吸 收比都等于1。 1,基尔霍夫（kirchhoff）定律：
I cos dP EdA dA 2 l dA d d cos l0 l0 l l0 2 2
2 R
P dP

0
l0 I d d 2 2 2 2 l l0 0 0
1 P 2 I 1 2 R 1 l0
l0 , r l0 tan cos l0 dr d , dE L sin cos d d 2 cos E
2 0

0 0
2 2 L sin cos d d L sin M sin 0 0
d L0 ds0 sin 2 u0 E
辐射学和光度量学基本概念
辐射度学研究各种电磁辐射的传播和量度， 包括可见光区域。 辐射度学单位是纯粹物理量的单位，例如， 熟悉的物理学单位焦耳和瓦特就是辐射能和 辐射功率的单位； 光度学所讨论的内容仅是可见光波的传播和 量度，因此光度学的单位必须考虑人眼的响 应，包含了生理因素。例如，光度学中光功 率的单位不用瓦特而用流明。


辐射度学基本物理量

辐[射]功率(辐[射能]通量)Φe 对辐射源来说，其辐功率定义为单位时间内向所有方向发射 的能量，对于电磁波的传播来说，辐功率的定义是单位时间 通过某一截面的辐射能。单位为W(瓦[特])。 辐[射]强度 Ie 点状辐射体在不同方向上的辐射特性用辐强度Ie表示。若在 某方向上，一个小立体角dΩ 内的辐通量为dΦe，则点源在 该方向的辐强度Ie为: ,单位为W/sr(瓦/球面度)。