1、光有能，入瞳出瞳就是限制能量的。對(duì)能的討論本不是應(yīng)用光學(xué)的范疇，但要d嬌二烏甘爲(wèi)設(shè)計(jì)儀器，不又能不了解一些起碼的問(wèn)題，否則所設(shè)計(jì)的儀器可能是無(wú)用的，因?yàn)椴荒軅鬟f足夠的能量。我們要求光學(xué)系統(tǒng)傳遞的能量必須能被光能接收器所感知。6-1輻射能通量，光通量返回本章要點(diǎn)一、輻射量1、輻射能以電磁輻射形式發(fā)射、傳輸或接收的能量稱(chēng)輻射能單位：焦耳（J），爾格（erg）單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一面積的全部輻射能W2、輻射能通量由于輻射能總包含一定的光譜范圍，若已知能量的光譜分布曲線任何輻射能接收器都只能接收某一光譜范圍內(nèi)的能量，即對(duì)不同光譜范圍有不同的靈敏度。如人眼，尢=400760nm為可見(jiàn)光。在這個(gè)范圍內(nèi)，人眼能

2、比較光譜波長(zhǎng)及能量大小。但各種波長(zhǎng)的光引起人眼感覺(jué)、靈敏度不同。光譜光視效率二、光譜光視效率（視見(jiàn)函數(shù)）返冋本章要點(diǎn)人眼對(duì)尢=555nm的黃光最靈敏，定二疋血二皿讓4205105556107000.0040.51.00.50.004這里K表示:對(duì)單位波長(zhǎng)（lnm）內(nèi)具有P人瓦的輻射能誦量,能感受到段流明的光通量，即=d831m/Wlm與輻射能通量相當(dāng)?shù)墓舛葘W(xué)單位（光通量）任意波長(zhǎng)的K表示1W該波長(zhǎng)的光所相當(dāng)?shù)牧髅鲾?shù)，為絕對(duì)靈敏度。對(duì)其它波長(zhǎng)有V表征人眼的光譜靈敏度人眼的相對(duì)靈敏度稱(chēng)光譜光視效率或視見(jiàn)函數(shù)三、光通量與發(fā)光效率返冋本章要點(diǎn)光通量一一是輻射能通量的光量度，即若干輻射能相當(dāng)于多少光。由

3、得這是單位波長(zhǎng)內(nèi)的，因此3=巧狼入7整個(gè)光譜范圍內(nèi)有幾47心詁啄必伽）發(fā)光效率輻射體（光源）發(fā)出的總光通量與總輻射能通量之比。厲血旳光源發(fā)出的總光通量/總輻射能通量6-2發(fā)光強(qiáng)度，光照度，光出射度和光亮度一、發(fā)光強(qiáng)度描述點(diǎn)光源的發(fā)光特性返冋本章要點(diǎn)白熾燈1W-T4lm瑩光燈1W-50lm設(shè)點(diǎn)光源在元立體角d內(nèi)發(fā)出的光通量為d，則其發(fā)光強(qiáng)？=絲發(fā)光強(qiáng)度為單位立體角度為內(nèi)發(fā)出的光通量立體角a因此,整個(gè)空間當(dāng)光源在各個(gè)方向上發(fā)光強(qiáng)度相同時(shí)，總光通量為1發(fā)光強(qiáng)度的單位坎德拉（是光度學(xué)的基本單位）光源在給定方向上1球面度立體角內(nèi)發(fā)出0.00146W波長(zhǎng)為555nm的單色光的能通量時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度1cd=1l

4、m/1sr對(duì)555nm波長(zhǎng)，1lm光通量相當(dāng)于0.00146W的輻射能通量因此二、光照度光源發(fā)出的光投射到某表面，該表面上的亮暗程度定義為單位面積上得到的光通量，即若是點(diǎn)光源照明某個(gè)面積，R2返冋本章要點(diǎn)所以4as討論：1.I越大則E越大；2.R越大則E越??；3.與方向有關(guān)，當(dāng)i=0即垂直照明時(shí)E最大；4.人眼具有分辨E大小的能力三、光出射度一描述面光源的發(fā)光特性，定義為發(fā)光表面單位面積上發(fā)出的光通量，即Y（單位與光照度相同）返回本章要點(diǎn)透射面或反射面接受光通量，又可作為二次光源發(fā)出光通量。此時(shí)該二次光源的發(fā)光特性除與接受到的光通量有關(guān)外，還與自身的透射或反射率有關(guān)，有販=轡p為透射率或反射率

5、，與波長(zhǎng)有關(guān)，因而物體呈現(xiàn)彩色對(duì)所有波長(zhǎng)衛(wèi)f的物體四、光亮度描述有限大小光源的發(fā)光特性ddeffect對(duì)有限大小光源，顯然給出比例系數(shù)Li方向單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度可得Li光源在與法線成i角方向上的光亮度另一方面，考慮到單位：尼特一一面積1平方米的發(fā)光表面在法線方向的發(fā)光強(qiáng)度為1cd時(shí)的亮度為1nt。lnt=lcd/m2某些光源，L不隨方向變，此時(shí)I隨方向變，可推得這種光源稱(chēng)為余弦輻射體返冋本章要點(diǎn)6-3光傳播過(guò)程中光學(xué)量的變化規(guī)律一、點(diǎn)光源照明距離為R的表面時(shí)形成的照度一一參見(jiàn)光照度二、光亮度在同一介質(zhì)中的傳遞光束的光亮度返冋本章要點(diǎn)發(fā)光的面光源為dSl,接受光通量的面積為dS2，得元光管d*

6、二匸衛(wèi)沖匚0片因?yàn)楣庵本€傳播，光路可逆，也可看成dS2發(fā)光T脅二co遼汕電二汕段二厶二&光束的光亮度光在同一介質(zhì)中傳播，忽略散射及吸收，則在傳播中的任一截面上，光通量與亮度不變。光束的亮度就是光源的亮度。三、光束經(jīng)界面反射和折射后的亮度返冋本章要點(diǎn)忽略散射、吸收損失，有d=d+dLdScosdLdSco汀Pm海=必4湃=sinf曲出護(hù)且dm卩按球坐標(biāo)定義反射時(shí)i”=i,因此d3”=d3沖1ZE=區(qū)則必-曲這里p是反射率。當(dāng)入射角不大時(shí)此二式相乘，可導(dǎo)出沁_(dá)smidi_smidi才cosIcost1日一阿j（1一Q且did&)=竽=siiiididq?忑d=rdirsiiiid(p=r2siii

7、idifip球坐標(biāo)6-4光學(xué)系統(tǒng)光能損失的計(jì)算返回本章要點(diǎn)反射損失能量損失吸收損失光學(xué)零件與空氣接觸面一一損失p膠合面n與n差不多，可略漫反射、散射、多次反射一一雜散光，應(yīng)改善材料及加工質(zhì)量在空氣中的吸收一一可略在光學(xué)零件中的吸收一一損失（1T）反射面不完全反射的損失鍍膜反射面，損失（1P為透過(guò)率，即當(dāng)光亮度為1,經(jīng)1cm傳播，剩下To若傳播dem,貝1T為吸收率。一般玻璃中1T=0.01，空氣中T=1據(jù)此，按面推導(dǎo)，可得光學(xué)系統(tǒng)所通過(guò)的光能（亮度）為k一一系統(tǒng)總面數(shù)K系統(tǒng)總透過(guò)率金屬反射面數(shù)d近似取各光學(xué)零件的沿軸厚度6-5成像光學(xué)系統(tǒng)像面的照度返回本章要點(diǎn)一、通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的光通量1進(jìn)入系統(tǒng)的光通量（設(shè)光源發(fā)出的光在各方向上L相同）物面上dS,在u方向dm立體角內(nèi)=LzmtidEds=LcosiidSsinududq）所以，dS發(fā)出的能進(jìn)入系統(tǒng)的總光通量入瞳妙如果系統(tǒng)的能量透過(guò)率為K,則由出瞳出射的光通量同理，從像面dS，考慮，可得出瞳出射的光通量中込111二、軸上像點(diǎn)的光照度返冋本章要點(diǎn)dS上有的光誦量刖氓乂3叱務(wù)護(hù)5叱根據(jù)得正弦條件應(yīng)相等討論：光學(xué)系統(tǒng)孔徑越大，像面照度越大系統(tǒng)放大倍率越小，像面照度越