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1、第四章光学仪器2第1页，本讲稿共12页2入射光瞳入射光瞳 出射光瞳出射光瞳 定定 义：义：入射光瞳（入瞳）入射光瞳（入瞳）有效光阑经其前方光学系统所成的像。有效光阑经其前方光学系统所成的像。出射光瞳（出瞳）出射光瞳（出瞳）有效光阑经其后方光学系统所成的像。有效光阑经其后方光学系统所成的像。入射光瞳与出射光瞳共扼。通过有效光阑的光一定通过入射入射光瞳与出射光瞳共扼。通过有效光阑的光一定通过入射与出射光瞳，反之亦然。与出射光瞳，反之亦然。设B为有效光阑第2页，本讲稿共12页3有效光阑和光瞳的确定方法有效光阑和光瞳的确定方法确定有效光阑的分析：（1)发光点在L的焦点上的情况：能通过整个光具组的光束顶
2、角为u,而可通过透镜的光束顶角为uL。第3页，本讲稿共12页有效光阑和光瞳的确定方法有效光阑和光瞳的确定方法求出系统中每一个光阑经其前方光学系统所成的像。由确定的物点对各个像作张角，通过比较确定其中张角最小的像。张角最小的像对应的物（光阑）即为有效光阑。张角最小的像为入瞳；将已确定的有效光阑经其后方光学系统成像，即可求得出射光瞳。注：有效光阑具有相对性，其总是对应某一物点而然的，物点位置变化，则有效光阑可能发生变化。几个特例：（1)有效光阑在光具组的最前面，则有效光阑与入射光瞳重合。有效光阑在光具组的最后面，则有效光阑与出射光瞳重合。（2)光具组仅是单独一个薄透镜，则有效光阑、入射光瞳、出射光
3、阑均为透镜本身的边缘，且与物点无关。第4页，本讲稿共12页 71 辐射通量和视见函数辐射通量和视见函数 1 辐射通量辐射通量 意义：描述光源发射辐射的能力。意义：描述光源发射辐射的能力。定义：单位时间、单位面积元上辐射的所有波长的能量（该面定义：单位时间、单位面积元上辐射的所有波长的能量（该面元上的辐射功率）。元上的辐射功率）。单位：单位：W。2 分布函数分布函数 e 意义：描述不同波长的光波在辐射通量中所占的比例。意义：描述不同波长的光波在辐射通量中所占的比例。定义：单位时间、单位面积元上在某波长附近单位波长间定义：单位时间、单位面积元上在某波长附近单位波长间 隔内辐射的能量。隔内辐射的能量
4、。7 光能量的传播（光度学概要）（了解）光能量的传播（光度学概要）（了解）光是一种能量流。光进入人眼会产生光生物反应，其反应除与光能大小、密度有关外，还与人眼对光的敏感度有关，为分析人眼对光能的视觉反应问题，研究可见光的能量的计量，建立了光度学。这里仅介绍光度学的几个主要概念。第5页，本讲稿共12页3 3视见函数视见函数 v v 实验表明：在辐射通量相同的情况下，不同波长的光引实验表明：在辐射通量相同的情况下，不同波长的光引 起的视觉响应（人眼感觉到的明亮程度）不起的视觉响应（人眼感觉到的明亮程度）不 同。同。辐射通量相同波长相同的光，环境不同产生辐射通量相同波长相同的光，环境不同产生 的视觉
5、不同。的视觉不同。明视觉：明视觉：明亮环境中人眼对不同波长的光的视觉。明亮环境中人眼对不同波长的光的视觉。暗视觉：暗视觉：黑暗环境中人眼对不同波长的光的视觉。黑暗环境中人眼对不同波长的光的视觉。与与 e 的关系：的关系：第6页，本讲稿共12页设：明视觉中,某一波长为的光与波长为5550的光产生相同视觉反应所需要的辐射通量分别为和5550，则比值 定义为明视觉视见函数。用 表示，即：举例：根据多次对正常眼睛的测量可知，波长为5550 的黄 绿光的 具有最大值，通常取这个最大值作为单位1。其他 波长的光的均小于1。例如 6000 光的 =0.631，为了引 起与 5550 相等强度的视觉，所需要的
6、辐射通量为：6000=5550 0.631=1.6 5550 由此可知：为产生相同强度的视觉，视见函数 与所需 要的辐射通量 成反比。同理，定义暗视觉视见函数：第7页，本讲稿共12页明明、暗暗视觉的相对视见函数的实验曲线视觉的相对视见函数的实验曲线 暗视觉视见函数曲线峰值相对明视觉视见函数曲线向短波方向移动了约500。第8页，本讲稿共12页72 72 光通量光通量 意义：描述客观辐射通量在人的眼睛中引起的主观视觉强度。意义：描述客观辐射通量在人的眼睛中引起的主观视觉强度。定义：在波长定义：在波长 附近附近 d d 波长间隔内能够引起视觉感应的辐射通波长间隔内能够引起视觉感应的辐射通量量-光通量
7、。光通量。第9页，本讲稿共12页第10页，本讲稿共12页73 发光强度发光强度 I意义：描述光源发出的光通量在空间一定方向范围内的分布。意义：描述光源发出的光通量在空间一定方向范围内的分布。定义：点光源在单位立体角内发出的光通量。定义：点光源在单位立体角内发出的光通量。单位：光通量单位：光通量 lm,立体角立体角 sr(球面度）球面度）,发光强度发光强度 cd（坎德拉（坎德拉）通常通常I 随方向而异。当随方向而异。当 I 不随方向变化时，发光物体称均不随方向变化时，发光物体称均 匀发光体匀发光体。一般均假设点光源表征的物体为均匀发光体，故。一般均假设点光源表征的物体为均匀发光体，故 点光源辐射
8、的光通量为：点光源辐射的光通量为：=4 I。74 照度照度 E意义：描述受照物体被照明的程度。意义：描述受照物体被照明的程度。定义：入射在受照物体单位面积上的光通量。定义：入射在受照物体单位面积上的光通量。单位：勒克斯（单位：勒克斯（lx）第11页，本讲稿共12页75 亮度亮度 L意义：描述发光表面发光能力的强弱。意义：描述发光表面发光能力的强弱。定义：单位面积的发光表面，在其法线方向单位立体角内发出定义：单位面积的发光表面，在其法线方向单位立体角内发出 的光通量。的光通量。单位：熙提（单位：熙提（sb）一般情形下，一般情形下，L 随方向而异。若随方向而异。若L不随方向变化，则发不随方向变化，则发 光体称为光体称为余弦辐射体余弦辐射体(朗伯光源）朗伯光源）。第12页，本讲稿共12页