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1、复习复习题型题型一、填空（共一、填空（共25小题小题25空，每空空，每空1分）分）二、名词解释（共二、名词解释（共4小题，每小题小题，每小题5分）分）三、简答题（共三、简答题（共4小题，每小题小题，每小题5分）分）四、问答题（共四、问答题（共2小题，小题，7+8分）分）五、推导（共五、推导（共1小题，每小题小题，每小题10分）分）六、计算（共六、计算（共1小题，每小题小题，每小题10分）分）、光辐射学所研究的光谱辐射谱域、光辐射学所研究的光谱辐射谱域紫外区：紫外区：、真空紫外、真空紫外:1-280nm:1-280nm（杀菌区）（杀菌区）、远紫外、远紫外:280-315nm:280-315nm（
2、保健区）（保健区）、近紫外、近紫外:315-380nm:315-380nm（光化学反应区）晒黑（光化学反应区）晒黑可见光区可见光区:380-780nm:380-780nm红外光区：红外光区：、近红外、近红外:780-310:780-3103 3nmnm、中红外、中红外:3103-310:3103-3104 4nmnm、远红外、远红外:310:3104 4-10-106 6nmnm、光辐射测量所研究的范畴、光辐射测量所研究的范畴辐射度学辐射度学 ：研究有关射线、紫外辐射、可见光、红外研究有关射线、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。辐射及其他电磁辐射能量的计量学科。光度学：光
3、度学：将可见光的能量与人眼对它的接收特性结合起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。来进行研究的计量科。色度学：色度学：研究颜色视觉机理、颜色测量的科学。研究颜色视觉机理、颜色测量的科学。三、辐射强度三、辐射强度:Ie1、立体角、立体角:（）立体角立体角是描述辐射能向空间发射、传播或被某一表是描述辐射能向空间发射、传播或被某一表面接收时的发散或会聚的角度。面接收时的发散或会聚的角度。定义：以锥体的基点为球心做一球表面，锥体在球表定义：以锥体的基点为球心做一球表面，锥体在球表面上所截取部分的表面积面上所截取部分的表面积dS和球半径和球半径r平方之比平方之比定义式定义式:=S
4、/r2单位单位:球面度球面度(Sr)、定义、定义:在给定方向上的立体角元内，离开在给定方向上的立体角元内，离开点辐射源（或辐射面元）的辐射通量除以该点辐射源（或辐射面元）的辐射通量除以该立体角。立体角。、辐射强度：、辐射强度：、定义式、定义式:均匀辐射均匀辐射:、单位、单位:瓦瓦/球面度（球面度（W/Sr）、均匀点辐射源（各向同性）、均匀点辐射源（各向同性）Ie不随不随方向变而变，故整个球面的辐射通量为：方向变而变，故整个球面的辐射通量为：1、定义、定义:辐射体单位元表面所辐射的通量辐射体单位元表面所辐射的通量2、定义式、定义式:均匀辐射均匀辐射:3、单位、单位:w/m2四、辐射出射度四、辐射
5、出射度:Me.定义定义:被辐射的单位元表面里入射或获被辐射的单位元表面里入射或获得的辐射通量的多少得的辐射通量的多少.定义式定义式:均匀辐射均匀辐射:.单位单位:w/m2五、辐射照度五、辐射照度:Ee辐射出射度与辐射照度的区别：辐射出射度与辐射照度的区别：辐射出射度与辐射照度的表达式和单位完全相同辐射出射度与辐射照度的表达式和单位完全相同区别在于区别在于:Me描写面辐射源向外发射的辐射特性描写面辐射源向外发射的辐射特性(a)Ee描写辐射接受面所接受的辐射特性描写辐射接受面所接受的辐射特性(b)光谱光视函数曲线光谱光视函数曲线:1.光谱光视效率光谱光视效率V():设引起相同视觉的波长和波设引起相
6、同视觉的波长和波长为长为555nm的辐射通量分别为的辐射通量分别为和和555则视觉则视觉函数为函数为:V()=555/是个无量纲的物理量是个无量纲的物理量.物理意义物理意义:V()反映人眼对各种不同波长光的视反映人眼对各种不同波长光的视觉灵敏度。觉灵敏度。将将555nm所对应的黄绿光波长的光谱光视效率所对应的黄绿光波长的光谱光视效率值定为，为最大值；红光和紫光的光谱光视效值定为，为最大值；红光和紫光的光谱光视效率值最小；红外和紫外光的光谱光视效率值为。率值最小；红外和紫外光的光谱光视效率值为。1.光强定义光强定义:光源在指定方向上通过单位立体光源在指定方向上通过单位立体角内的光通量的多少角内的
7、光通量的多少2.光强公式光强公式:v=dv/d 发光均匀分布发光均匀分布:v=v/3.单位单位:cd（坎德拉）（坎德拉）Iwv=dv/d光强：光强：Iv光亮度光亮度Lv1.定义定义:面光源在给定方向上，单位正投影面积面光源在给定方向上，单位正投影面积的发光强度的发光强度2.公式公式:光通量分布均匀：光通量分布均匀：3.单位单位:cd/m2(坎德拉坎德拉/平方米平方米)1-6光源的颜色与色温光源的颜色：（色表和显色性）光源的颜色：（色表和显色性）.光源的色表光源的色表:光源发光时，人眼直接看光光源发光时，人眼直接看光源时光源时光 源所呈现的颜色源所呈现的颜色2.光源的显色性光源的显色性:某光源与
8、标准光源分别照射某光源与标准光源分别照射同一同一 物体时物体时,人眼所产生的颜色类别用显色人眼所产生的颜色类别用显色指数来定量描述。指数来定量描述。色温与相关色温色温与相关色温:.色温色温:Tc 待测辐射源在温度待测辐射源在温度T时所呈现的颜色与时所呈现的颜色与某一温度某一温度Tc时的黑体颜色相同时的黑体颜色相同(色品相同色品相同)则则称称Tc为该辐射体光源的色温度，简称色温。为该辐射体光源的色温度，简称色温。Tc(单位单位:)距离平方反比定律距离平方反比定律.在在rdA方向上的光强为方向上的光强为:面积为面积为dA的照度的照度E为为:而而故故 垂直于光线传播方向的被照元表面的照度与垂直于光线
9、传播方向的被照元表面的照度与光强成正比，而与光源到被照元表面的距离光强成正比，而与光源到被照元表面的距离平方成反比即为距离平方反比定律平方成反比即为距离平方反比定律(图如下）图如下）光电池的漂移现象：光电池的漂移现象：1.漂移现象漂移现象:光电池在长期遮盖以后暴露在光线光电池在长期遮盖以后暴露在光线照射下照射下,当受照面的照度不变时当受照面的照度不变时,在最初一段时间里光电池电流在最初一段时间里光电池电流是逐渐变化的是逐渐变化的,有时上升有时下有时上升有时下降降;当照射一段时间后趋于稳定当照射一段时间后趋于稳定,这种现象称为光电池的漂移现象这种现象称为光电池的漂移现象(光电池结构如图光电池结构
10、如图)2.漂移现象的影响因素：漂移现象的影响因素：受光面的照度受光面的照度:照度照度漂移漂移;照度照度漂移漂移不同颜色的光入射到光电池上时不同颜色的光入射到光电池上时,漂移现象漂移现象也不同也不同漂移现象随光电池所处的温度的改变而改漂移现象随光电池所处的温度的改变而改变变光电法测光强的方法与步骤：光电法测光强的方法与步骤：1.示意图如下：示意图如下：2.测量原理：测量原理：Ls照射硒照射硒(Se)光电池时有光电池时有 电流表的电流表的读数为读数为 ,Lx照射硒照射硒(Se)光电池时有光电池时有 电电流表的读数为流表的读数为 ,若若 则有则有 即即 3.测量步骤测量步骤:按按1中的示意图装好器材
11、中的示意图装好器材让让Ls照射硒照射硒(Se)光电池光电池,记下光电流读数记下光电流读数A,此时的照度为此时的照度为:将光电池旋转将光电池旋转 ,让让Lx照射硒照射硒(Se)光电池调节光电池调节 ,使光电流的大小值为使光电流的大小值为A,此时的照度为此时的照度为:利用公式利用公式 计算出待测灯光强计算出待测灯光强 举例：举例：一圆盘型朗伯光源一圆盘型朗伯光源dA,半径为半径为r,求在圆盘中心求在圆盘中心轴线上轴线上c处的光照度处的光照度?如下图所示如下图所示解：圆盘距离圆心解：圆盘距离圆心x处的照度处的照度dE为为:由图有由图有:故故 整个圆盘在整个圆盘在c点处产生的照度点处产生的照度E为：为
12、：而而 法线方向的光强法线方向的光强-理想积分球原理及光通量标准理想积分球原理及光通量标准灯灯理想积分球的条件：理想积分球的条件：积分球的内表面为一完整的几何球面积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处相半径处处相等等球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光球内壁是中性均匀漫射面，对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比线具有相同的漫反射比球内没有任何物体球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物光源也看作只发光而没有实物的抽象光源的抽象光源2.2.积分球原理：积分球原理：设光源设光源S S直接在球内任一点建立的照度直接在球内任一点建立的照度E EA A，在，在MM处的照度为处的照度为E
13、EMAMA处处dSdS发生第一次漫射出度为：发生第一次漫射出度为：故由朗伯定律的特性知故由朗伯定律的特性知dSdS面的光亮度为：面的光亮度为：A A处处dSdS发生漫射在发生漫射在MM处产处产生的二次照度为生的二次照度为:上式代入得上式代入得 整个球面发生一次漫射在整个球面发生一次漫射在MM处建立的二次照度为：处建立的二次照度为：类似分析为：二次漫射光线在类似分析为：二次漫射光线在MM处建立的三次照度处建立的三次照度为：为：同理：同理：则则MM点的总照度点的总照度EMEM为为:故用小挡屏挡住故用小挡屏挡住S S直接射向直接射向MM点的光线时，则点的光线时，则E1=0E1=0 上式中上式中r r
14、、均为常数均为常数,球壁上任何位置的球壁上任何位置的E E与光与光源源S S的总光通量的总光通量总成正比总成正比,因此可以通过测量球壁因此可以通过测量球壁上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量上开的小窗口的照度来计算光源的总光通量总。总。原理原理:标准光源的光通量已知标准光源的光通量已知S S,E,ES S可测得可测得,在待在待 测光源的测光源的E EX X测得后测得后,即可用相对比较法测得即可用相对比较法测得 待测光源的待测光源的总即为球型光度计测量光源总光总即为球型光度计测量光源总光 通量的原理。通量的原理。-4-4 相对比较法测总光通量相对比较法测总光通量测量前准备工作：测量前准备工作：
15、1.1.在球内点燃一只白炽灯去潮气在球内点燃一只白炽灯去潮气,使球内壁漫发射使球内壁漫发射 稳定和预照光电池使其稳定稳定和预照光电池使其稳定2.2.测量时依次点燃标准灯和待测灯测量时依次点燃标准灯和待测灯相对比较法测量光源总光通量原理：相对比较法测量光源总光通量原理：装标灯在球心：装标灯在球心：装待测灯在球心：装待测灯在球心：由由/得：得：若探测器在线性范围内工作若探测器在线性范围内工作,iE,iE则有：则有：is is、ix ix 分别为标灯和待测灯的电流可测出，分别为标灯和待测灯的电流可测出，ss标灯的光通量已知标灯的光通量已知,由上式便可得到待测灯的光通由上式便可得到待测灯的光通量量x,
16、x,若测出若测出P P灯或灯或U U灯、灯、I I灯灯,也可计算出灯的光效也可计算出灯的光效=/P=/P电电测量步骤：测量步骤：把标准灯装在球心点燃把标准灯装在球心点燃5-105-10分钟分钟,记下光电流记下光电流is is 后后,把电源关掉把电源关掉,取下标灯取下标灯装上待测灯点燃装上待测灯点燃5-155-15分钟待其稳定后分钟待其稳定后,记下光电记下光电 流流ix ix、P P灯（灯（U U灯、灯、I I灯）灯）据据x=(is/ix)sx=(is/ix)s计算出灯的总光通量计算出灯的总光通量,并由并由 =/P =/P电算出待测灯的光效（注：应多次测量求电算出待测灯的光效（注：应多次测量求
17、平均值）平均值）4-1 4-1 棱镜的折射和色散棱镜的折射和色散一、偏向角一、偏向角 当光线自空气射入三棱镜时，由于折射，出射光线将发当光线自空气射入三棱镜时，由于折射，出射光线将发生偏折。出射光线与入射光线之间的夹角称为偏向角，用生偏折。出射光线与入射光线之间的夹角称为偏向角，用 表示。对于同一种波长，表示。对于同一种波长，只与入射角只与入射角 i 有关。如图所示。有关。如图所示。n0ni1i1i2i2色散现象：由复合光分解成单色光而形成光谱的色散现象：由复合光分解成单色光而形成光谱的 现象。由此可以制成单色仪，由单色现象。由此可以制成单色仪，由单色 仪的分光作用可以测得光源的光谱功仪的分光
18、作用可以测得光源的光谱功 率分布。率分布。产生色散的原因：白光是一种波长不同的复合产生色散的原因：白光是一种波长不同的复合 光，同一介质对于不同颜色的光，同一介质对于不同颜色的 光折射率不同。光折射率不同。四、棱镜的色散四、棱镜的色散（）准光镜系统（）准光镜系统 由准直光物镜由准直光物镜L1L1和放在和放在L1L1焦平面上的狭缝焦平面上的狭缝S S组组成。将来自光源成。将来自光源S S的复色光变成平行光。的复色光变成平行光。（）色散系统（）色散系统 平行光地照射在棱镜平行光地照射在棱镜P P的折射面的折射面A A上，经棱镜的上，经棱镜的A A、B B两个折射面的折射，分解成沿不同方向传播的单色
19、光。两个折射面的折射，分解成沿不同方向传播的单色光。（）成谱系统（）成谱系统 由物镜由物镜L2L2和在其焦平面上的像屏（或谱面）组和在其焦平面上的像屏（或谱面）组成。物镜成。物镜L2L2将沿不同方向的平行光会聚于焦平面上，从而获得将沿不同方向的平行光会聚于焦平面上，从而获得一幅彩色光谱线图。一幅彩色光谱线图。一、棱镜单色仪的结构和光路一、棱镜单色仪的结构和光路 1 1 线色散率线色散率:表示在表示在 附近附近,单位单位波长间隔内的两光线在波长间隔内的两光线在谱面上的距离。谱面上的距离。由右图知由右图知 称为角色散率。称为角色散率。二、光谱仪的基本特性二、光谱仪的基本特性角色散率：单位rad/n
20、m：线色散率：单位mm/nm:角角色色散散率率d/d，表表示示偏偏向向角角 对对波波长长的的变变化化。在在最最小小偏偏向向角角时时（折射线平行于棱镜底边），可以导出：（折射线平行于棱镜底边），可以导出：可见角色散率与折射率可见角色散率与折射率n 及棱镜顶角及棱镜顶角 有关。有关。结论：（1）大，d/d 大；600 （2）n 大，d/d 大因此，增加角色散率因此，增加角色散率d/d 的方式有三：的方式有三：改变棱镜材料，玻璃比石英的折射率大，但玻璃只适于可见改变棱镜材料，玻璃比石英的折射率大，但玻璃只适于可见光区；光区；增加棱镜顶角，多选增加棱镜顶角，多选 600；增加棱镜数目，但由于设计及结构
21、上的困难，最多用增加棱镜数目，但由于设计及结构上的困难，最多用2个。个。光谱分辨率定义为光谱分辨率定义为/d，表示波长为，表示波长为 和波长为和波长为+d 的色光刚能分开的能力。对于某一波长的色光刚能分开的能力。对于某一波长，其与相邻色，其与相邻色光刚能分开的光刚能分开的d 越小，说明棱镜的光谱分辨能力越高。越小，说明棱镜的光谱分辨能力越高。根据方孔衍射极限角分辨率根据方孔衍射极限角分辨率d=d/a0，则棱镜的最，则棱镜的最大理论分辨率大理论分辨率即对应狭缝宽度趋近于零时，棱镜的最大理论分辨率即对应狭缝宽度趋近于零时，棱镜的最大理论分辨率和棱镜的尺寸以及棱镜材料的色散成正比。实际上，由和棱镜的
22、尺寸以及棱镜材料的色散成正比。实际上，由于物镜有一定的像差以及要得到一定出射光能量，狭缝于物镜有一定的像差以及要得到一定出射光能量，狭缝需要有一定的宽度，加上杂散光等的影响，实际单色仪需要有一定的宽度，加上杂散光等的影响，实际单色仪的分辨率比的分辨率比Rmax小。小。2.分辨本领分辨本领 为棱镜材料色散率为棱镜材料色散率 t 为三棱镜底边长为三棱镜底边长 为两条谱线的波长差为两条谱线的波长差5-1 黑体及辐射定律黑体黑体:能在任何温度下能在任何温度下,全部吸收任何波长的辐射的物体称为全部吸收任何波长的辐射的物体称为绝对黑体，简称黑体。黑体只是一种理想的模型。绝对黑体，简称黑体。黑体只是一种理想
23、的模型。黑体辐射：黑体辐射：绝对黑体的辐射称为黑体辐射。绝对黑体的辐射称为黑体辐射。热辐射：热辐射：任何物体，在高于绝对零度时都会发射电磁波，若任何物体，在高于绝对零度时都会发射电磁波，若物体中的分子、原子是受热激发而发射电磁辐射现象称热辐物体中的分子、原子是受热激发而发射电磁辐射现象称热辐射。射。2、斯忒藩、斯忒藩(Stefan)-玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律Stefan根据实验得得到黑体辐射出射度与温度之间根据实验得得到黑体辐射出射度与温度之间的关系的关系称为斯忒藩称为斯忒藩-玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数物理意义物理意义:黑体在单位面积单位时间内辐射的总能量黑体在单位面积单位时间内辐射的总能量 与
24、黑体温度与黑体温度T的四次方成正比。的四次方成正比。例例 由测量得到太阳辐射谱的峰值处在由测量得到太阳辐射谱的峰值处在 ，计算太阳的计算太阳的表面表面温度和温度和单位表面积上所辐射的功率；如单位表面积上所辐射的功率；如太阳的辐太阳的辐射是常数，其直径射是常数，其直径 ，求太阳在一年内由于，求太阳在一年内由于辐射而辐射而损失的质量。损失的质量。解：解：将太阳看作黑体将太阳看作黑体由由 得得 太阳的太阳的表面表面温度温度太阳太阳单位表面积上所辐射的功率即单位表面积上所辐射的功率即太阳太阳辐出度辐出度一年内辐射的能量一年内辐射的能量由由得得太阳的质量太阳的质量 该式的理论值与实验值符合得非常很好。但
25、是，该式要该式的理论值与实验值符合得非常很好。但是，该式要想成立，要想从理论上能够导出，能量只能取分立值，即能想成立，要想从理论上能够导出，能量只能取分立值，即能量是不连续的，并且能量的最小单元量是不连续的，并且能量的最小单元 =h 。这在当时是与。这在当时是与经典物理学相矛盾的。经典物理学相矛盾的。普朗克为了能从理论上将上式导出于是他提出了能量子普朗克为了能从理论上将上式导出于是他提出了能量子假说。假说。（1）辐射物体中包含大量谐振子，频率为辐射物体中包含大量谐振子，频率为的电磁波是由频的电磁波是由频率为率为的振子发射的，这些振子的能量是取特定的分立值的振子发射的，这些振子的能量是取特定的分
26、立值，2，3，n.普朗克能量子假说普朗克能量子假说（2）存在着能量的最小单元，）存在着能量的最小单元，能量子能量子 =h h=3 10-34焦耳焦耳 秒。称为普朗克常数秒。称为普朗克常数（3）振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量）振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量由普朗克由普朗克能量子假说能量子假说从理论上推导出黑体的单色辐出度为：从理论上推导出黑体的单色辐出度为：k、c分别是玻分别是玻尔兹曼常数和光速。尔兹曼常数和光速。普朗克假说不仅圆满地普朗克假说不仅圆满地解释了黑体的辐射问题，还解释了黑体的辐射问题，还解释了固体的比热问题。它解释了固体的比热问题。它成为现代理论的重要组
27、成部成为现代理论的重要组成部分。分。实验曲线实验曲线T=1646k普朗克曲线普朗克曲线（1）较小时较小时得维恩公式得维恩公式讨论：讨论：（2）较大时较大时得瑞利得瑞利金斯公式金斯公式普朗克能量子假说取得了圆满的成功。普朗克能量子假说取得了圆满的成功。一、光电效应一、光电效应 光电效应光电效应是入射光的光子与物质中的电子相互作用并产是入射光的光子与物质中的电子相互作用并产生载流子的效应。事实上，此处所指的光电效应是一种光子生载流子的效应。事实上，此处所指的光电效应是一种光子效应，也就是单个光子的性质对产生的光电子直接作用的一效应，也就是单个光子的性质对产生的光电子直接作用的一类光电效应。根据效应
28、发生的部位和性质，习惯上又将其分类光电效应。根据效应发生的部位和性质，习惯上又将其分为外光电效应和内光电效应。为外光电效应和内光电效应。外光电效应外光电效应是指发生在物质表面上的光电转换现象，主是指发生在物质表面上的光电转换现象，主要包括光阴极直接向外部放出电子的现象，典型的例子是物要包括光阴极直接向外部放出电子的现象，典型的例子是物质表面的光电子发射。质表面的光电子发射。内光电效应内光电效应指发生在物质内部的光电转换现象，特别是指发生在物质内部的光电转换现象，特别是半导体内部载流子产生效应，主要包括光电导效应与光伏效半导体内部载流子产生效应，主要包括光电导效应与光伏效应。应。光生伏特效应光生
29、伏特效应：光照在半导体：光照在半导体PN结或金属结或金属半导体半导体接触上时，会在接触上时，会在PN结或金属结或金属半导体接触的两侧产半导体接触的两侧产生光生电动势。生光生电动势。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。光电导效应光电导效应：半导体材料受光照后，由于对光子的吸收：半导体材料受光照后，由于对光子的吸收内部产生光生载流子引起载流子浓度增大，因而导致材内部产生光生载流子引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大而电阻减少的现象。可分为本征光电导效料电导率增大而电阻减少的现象。可分为本征光电导效应与非本征光电导效应两种。应与非本征光电导效应两
30、种。当光子能量大于材料禁带宽度时，把价带中电子当光子能量大于材料禁带宽度时，把价带中电子激发到导带，在价带中留下自由空穴，从而引起激发到导带，在价带中留下自由空穴，从而引起材料电导率增加，即材料电导率增加，即本征光电导效应本征光电导效应。若光子激发杂质半导体，使电子从施主能级跃迁若光子激发杂质半导体，使电子从施主能级跃迁到导带，或从价带跃迁到受主能级，产生光生自到导带，或从价带跃迁到受主能级，产生光生自由电子或自由空穴，从而增加材料电导率，即由电子或自由空穴，从而增加材料电导率，即非非本征光电导效应本征光电导效应。二、光热效应二、光热效应 光热效应光热效应是物体吸收光，引起温度升高的一种效应。
31、探测器是物体吸收光，引起温度升高的一种效应。探测器件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升，并进一步使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化的现象。并进一步使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化的现象。探测体常用探测体常用Pt、Ni、Au等金属和热敏电阻、热释电器件、等金属和热敏电阻、热释电器件、超导体等。原则上，光热效应对光波波长没有选择性，但由于材超导体等。原则上，光热效应对光波波长没有选择性，但由于材料
32、在红外波段的热效应更强，因而光热效应广泛用于对红外辐射、料在红外波段的热效应更强，因而光热效应广泛用于对红外辐射、特别是长波长的红外线的测量，许多激光功率计常用该种类型的特别是长波长的红外线的测量，许多激光功率计常用该种类型的探测器。由于温升是热积累的作用，所以光热效应的速度一般比探测器。由于温升是热积累的作用，所以光热效应的速度一般比较慢，而且易受环境温度变化的影响。较慢，而且易受环境温度变化的影响。6-1光电和热电探测器的特性一、积分响应度（或积分灵敏度）一、积分响应度（或积分灵敏度）积分响应度：探测器的输出积分响应度：探测器的输出Y和探测器的输入和探测器的输入X之比，表示之比，表示 探测
33、器对连续辐射通量的反应程度。探测器对连续辐射通量的反应程度。定定 义义:S=Y/XX入射的光辐射通量或光通量入射的光辐射通量或光通量lmY探测器输出的电流或电压探测器输出的电流或电压(V/A)单位单位:或或 积分响应度表征探测器灵敏度的参量，它说明了在确定积分响应度表征探测器灵敏度的参量，它说明了在确定的入射光信号下，探测器输出有用电信号的能力。的入射光信号下，探测器输出有用电信号的能力。如使用波长为如使用波长为的单色辐射源，则为单色响应度。的单色辐射源，则为单色响应度。二、二、光谱响应度分布光谱响应度分布光谱响应度分布：将光谱响应度随波长的排列所画成的曲光谱响应度分布：将光谱响应度随波长的排
34、列所画成的曲 线线,称之为探测器的光谱响应度分布。称之为探测器的光谱响应度分布。作作 用用:可以确度光电探测器所能探测到的波长范围可以确度光电探测器所能探测到的波长范围 及长波限。及长波限。长波限长波限0：长波长处响应度降低到最大值：长波长处响应度降低到最大值1/10处的波长，处的波长，称为称为长波限。长波限。相对光谱响应度：探测器的光谱响应度与给定参考值之比。相对光谱响应度：探测器的光谱响应度与给定参考值之比。Sm可以是可以是S()的平均值、最大值或任意选定值。的平均值、最大值或任意选定值。外光电效应探测器探测到的波长极限外光电效应探测器探测到的波长极限0L粗糙表面）2、明度（L或V）也称纯
35、度或彩度，是指色彩的单纯性，是反/透射光接近光谱色的程度，或者说是表示离开相同明度中性灰色的程度。饱和度越高颜色越鲜艳，饱和度越低颜色越接近中性色可见光中光谱中的单色光（光谱色）的饱和度最高影响因素：物体表面反射光谱色光的选择性物体表面光滑度。人眼分辨力：不同色能分辨的级数不同，如在某明度条件下，红可分辨25级，而黄只能分辨4级。平均为10级3、饱和度（S或C）3 3、格拉斯曼定律、格拉斯曼定律1854年格拉斯曼年格拉斯曼(HGrassmann)总结出颜色混合的定性性总结出颜色混合的定性性质质格拉斯曼定律，为现代色度学的建立奠定了基础。格拉斯曼定律，为现代色度学的建立奠定了基础。(1)人的视觉
36、只能分辨颜色的三种变化人的视觉只能分辨颜色的三种变化(如明度如明度/色调色调/饱和度饱和度)(2)在在由由两两个个成成份份组组成成的的混混合合色色中中，如如果果一一个个成成份份连连续续地地变变化化，混混合色的外貌也连续变化。合色的外貌也连续变化。若若两两个个成成份份互互为为补补色色，以以适适当当比比例例混混合合，便便产产生生白白色色或或灰灰色色，若若按其它比例混合，便产生近似比重大的颜色成份的非饱和色；按其它比例混合，便产生近似比重大的颜色成份的非饱和色；若若任任何何两两个个非非补补色色相相混混合合，便便产产生生中中间间色色，中中间间色色的的色色调调及及饱饱和和度随这两种颜色的色调及相对数量不
37、同而变化。度随这两种颜色的色调及相对数量不同而变化。(3)颜颜色色外外貌貌相相同同的的光光,不不管管它它们们的的光光谱谱组组成成是是否否一一样样,在在颜颜色色混混合合中具有相同的效果。即凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。中具有相同的效果。即凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。(4)混混合合色色的的总总亮亮度度等等于于组组成成混混合合色色的的各各种种颜颜色色光光的的亮亮度度总总和和 亮亮度相加定律度相加定律。色光混合加法定律色光混合加法定律：两两个个相相同同的的颜颜色色各各自自与与另另外外两两个个相相同同的的颜颜色色相相加加混混合合后后，颜颜色仍相同。用公式表示为色仍相同。用公式表示为式中符号“”
38、代表颜色相互匹配减法定律减法定律：相减的情况也成立。即相减的情况也成立。即相减的情况也成立。即相减的情况也成立。即乘法定律乘法定律：一个单位量的颜色与另一个单位量的颜色相一个单位量的颜色与另一个单位量的颜色相同，则这两种颜色数量同时扩大或缩小相同倍数则两颜色仍同，则这两种颜色数量同时扩大或缩小相同倍数则两颜色仍为相同。即为相同。即 根根据据代代替替律律可可知知，只只要要在在感感觉觉上上颜颜色色是是相相同同的的，便便可可以以互互相相代代替替，所所得得的的视视觉觉效效果果是是相相同同的的，因因而而可可以以利利用用颜颜色色混混合的方法来产生或代替所需要的颜色。合的方法来产生或代替所需要的颜色。4、三
39、刺激值和色度图 （1）三刺激值在颜色匹配实验中，与待测色达到色匹配时所需要的三原色的数量，称为三刺激值。也就是颜色匹配方程式中的R、G、B值。三原色可以任意选定，但三原色中任何一种颜色不能由其余两种原色相加混合得到。最常用的是红、绿、蓝三原色。三刺激值的单位(R)、(G)、(B)：不是用物理量为单位，而是选用色度学单位，亦称三T单位。确定方法是：选一特定白光(W)作为标准，在颜色匹配实验装置上用选定的三原色光(红、绿、蓝)相加混合与此白光(W)相匹配，达到匹配时，如测得所需要的三原色光的光通量值(R)为流明；(G)为流明；B为流明。则将比值定为三刺激值的相对亮度单位，即色度学单位。色温 Tc：
40、当某种光源的色品与某一温度下的黑体色品相同时，则将黑体的温度称为此光源的颜色温度，简称色温，用Tc符号表示。例如，某光源的光色与黑体加热到绝对温度2500K所发出的光色相同时，则此光源的色温为2500K，它在CIE1931色品图上的坐标为，。分布温度Td：在可见光谱范围内光源的相对光谱分布与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布相似时，则黑体的这个温度就称为该光源的分布温度，用符号Td表示。例如：白炽灯等热辐射光源 标准照明体是指特定的光谱功率分布，这种标准的光谱功率分布不必由一个光源直接提供，也不一定能真正地实现。标准光源是符合标准照明体规定的光谱功率分布的物理发光体。CIE先用相对光谱功率
41、分布定义了标准照明体，同时还规定了标准光源，以实现标准照明体的相对光谱功率分布。二、CIE标准照明体和标准光源 照明体和光源是两个不同的概念。CIE“标准照明体”是由相对光谱分布来定义的，以表格函数形式给出。CIE同时还规定了“标准光源”来实现标准照明体的光谱分布。8 5 主波长和饱和度一、主波长和补色波长 利用某一光谱色光，以适当的比例与一个确定的光源相混合，而匹配出与样品一致的颜色，该光谱色的波长就是样品色的主波长，颜色的主波长大致相当于视神经感觉到的颜色的色调。F F曲曲曲曲线线线线光光光光谱谱谱谱分分分分布布布布的的的的荧荧荧荧光光光光灯灯灯灯与与与与D65D65照照照照明明明明体体体
42、体有有有有同同同同样样样样的的的的光光光光色色色色。如如如如果果果果用用用用这这这这支支支支灯灯灯灯去去去去照照照照明明明明卖卖卖卖肉肉肉肉的的的的柜柜柜柜台台台台，会会会会发发发发现现现现新新新新鲜鲜鲜鲜的的的的肉肉肉肉变变变变得得得得暗暗暗暗红红红红色色色色，且且且且红红红红色色色色缺缺缺缺少少少少饱饱饱饱和和和和度度度度，会会会会使使使使顾顾顾顾客客客客误误误误认认认认肉肉肉肉不不不不新新新新鲜鲜鲜鲜。原原原原因因因因是是是是这这这这种种种种荧荧荧荧光光光光灯灯灯灯缺缺缺缺少少少少红红红红光光光光光光光光谱谱谱谱的的的的辐辐辐辐射射射射，故物体中红色的颜色偏少。故物体中红色的颜色偏少。故
43、物体中红色的颜色偏少。故物体中红色的颜色偏少。人人人人眼眼眼眼在在在在不不不不同同同同光光光光谱谱谱谱照照照照明明明明下下下下看看看看到到到到的的的的物物物物体体体体色色色色会会会会改改改改变变变变，感感感感到到到到物物物物体体体体颜颜颜颜色色色色失失失失真真真真，这这这这种种种种影影影影响响响响物物物物体体体体颜颜颜颜色色色色的的的的照照照照明明明明光光光光源源源源特特特特性性性性称称称称为为为为光光光光源源源源显显显显色色色色性性性性。显显显显色色色色性性性性好好好好的的的的光光光光源源源源，物物物物体体体体色色色色失失失失真真真真小小小小，显显显显色色色色性性性性的的的的好好好好坏坏坏坏
44、是是是是评评评评价光源性能的重要指标。价光源性能的重要指标。价光源性能的重要指标。价光源性能的重要指标。许许多多发发光光效效率率高高的的新新光光源源如如荧荧光光灯灯、高高压压钠钠灯灯、高高压压汞汞灯灯、氙氙灯灯等等的的发发光光的的光光谱谱分分布布不不再再完完全全是是连连续续光光谱谱，有有线线谱谱、带带谱谱、更更多多的的是是混混合合光光谱谱。在在这这些些光光源源照照明明下下看看到到的物体颜色与日光和白炽灯光下会产生较大差异的物体颜色与日光和白炽灯光下会产生较大差异1.光源的显色性由其光谱决定光源的显色性由其光谱决定具具有有连连续续光光谱谱分分布布的的光光源源均均有有较较好好的的显显色色性性。除除
45、连连续续光光谱谱的的光光源源有有较较好好的的显显色色性性外外,由由几几个个特特定定颜颜色色光光组组成成的的混混合合光光源源也也能能有有很很好好的的显显色色性性。例例如如光光谱谱450nm(蓝蓝),540nm(绿绿),640nm(橘橘红红)波波长长区区的的辐辐射射对对提提高高光光源源的的显显色色性性具具有有特特殊殊的的效效果果。三三个个颜颜色色光光以以适适当当的的比比例例混混合合的的白白光光与与连连续续光光谱谱的的日日光光或或白白炽炽灯灯具具有有同同样样优优良良的的显显色色性性。而而500nm和和580nm波波长附近的光谱成分对颜色显现有不利影响，称为长附近的光谱成分对颜色显现有不利影响，称为干扰波长干扰波长。2.光源的显色性与其色温无关光源的显色性与其色温无关具有不同光谱分布的光源可能有相同的色温，但是显色具有不同光谱分布的光源可能有相同的色温，但是显色性可能差别很大。各种色温的光源既可能有较好的显色性，性可能差别很大。各种色温的光源既可能有较好的显色性，也可能有较差的显色性。也可能有较差的显色性。特殊显色指数特殊显色指数R Ri i光源对某一种标准样品的显色指数光源对某一种标准样品的显色指数 为在参照光源下和待测光源下样品的色差为在参照光源下和待测光源下样品的色差 一般显色指数一般显色指数R Ra a光源对特定光源对特定8 8个颜色样品的平均显色指数个颜色样品的平均显色指数