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1、其次讲 辐射度量学基础1.1.辐射度量学辐射度量学2.2.基本辐射量的定义基本辐射量的定义3.3.光谱辐射量的定义光谱辐射量的定义4.4.光子辐射量的定义光子辐射量的定义5.5.朗伯余弦定律朗伯余弦定律6.6.辐射在传输媒质中的衰减辐射在传输媒质中的衰减7.7.辐射量的计算举例辐射量的计算举例 是一门度量电磁辐射能的科学技术，是红外物理与红外技术的基础。在红外物理与技术中常常遇到各种辐射量的基本概念，彼此之间的相互关系以及辐射在传输过程中各种辐射量的计算问题等。辐射度量学辐射度量学假设：辐射源是非相干的；辐射的传输可用几何光学的规律处理；若辐射源在透亮介质中传输，能量不被吸取1.1.辐射度量学
2、辐射度量学辐射度量学与光度学的区分辐射度量学与光度学的区分1.1.辐射度量学辐射度量学n测量误差大，即使接受较好的测量技术，一般误差也在3左右。n误差大的缘由很多，其一是辐射能具有扩散性，它与位置、方向、波长、时间、偏振态等有关；其次，辐射与物质的相互作用(放射、吸取、散射、反射、折射等)也都与辐射参量有关；此外，仪器参量和环境参量也都影响测量结果。1.1.辐射度量学辐射度量学辐射度量学用于测量的不足辐射度量学用于测量的不足n（1）辐射能 Q n 定义：以电磁波的形式放射、传输和接收的能量称为辐射能，单位焦耳（J）。n 物理意义：在给定的时间间隔由辐射源放射出去的全部电磁能量（也可表示被阻挡物
3、体表面所接收到的能量）2.2.基本辐射量的定义基本辐射量的定义n（2）辐射能密度 定义：辐射场中单位体积的辐射能，单位为(Jm-3)。2.2.基本辐射量的定义基本辐射量的定义n（3）辐射通量（辐射功率）定义：单位时间内通过某一面积的辐射能。单位瓦（W）。点源的辐射度量：（4）辐射强度、光谱辐射强度2.2.基本辐射量的定义基本辐射量的定义扩展光源的辐射度量：（5）辐射亮度、光谱辐射亮度（6）辐射出射度、光谱辐出度（4）辐射强度 I 定义：点辐射源在某方向上单位立体角内所放射的辐射能通量，称为辐射强度，单位瓦/球面度（W/sr）。物理意义：描述点辐射源放射的辐射通量的空间分布特性。2.2.基本辐射
4、量的定义基本辐射量的定义(5)辐射亮度 L 定义：扩展源在某方向上单位投影面积A向单位立体角发 射的辐射能通量。单位瓦/球面度米2（W/sr m 2）物理意义：描述扩展源放射的辐射通量的空间分布特性。2.2.基本辐射量的定义基本辐射量的定义2.2.基本辐射量的定义基本辐射量的定义(6)辐射出射度 M 定义：扩展源在单位面积上向半球空间放射的辐射能通量。单位瓦/米2（W/m 2）物理意义：描述扩展源表面所放射的辐射通量沿表面位置 的分布特性。(7)辐照度 E 定义：被照物体表面单位面积上接收到的辐射能通量。单位瓦/米2（W/m 2）物理意义：描述一个物体被辐照的状况。2.2.基本辐射量的定义基本
5、辐射量的定义3.3.光谱辐射量的定义光谱辐射量的定义定义：在波长旁边，取一小的波长间隔，若该波长间隔内的辐射量X（泛指、I、L、M、E）的增量X为，则X与的极限值就是光谱辐射量。4.4.光子辐射量的定义光子辐射量的定义 对红外辐射的探测，常用光子探测器，他们对入射辐射的响应是以每秒接受（放射/通过）的光子数计量。定义：用每秒接受（放射/通过）的光子数定义的辐射量称为光子辐射量 例如：太阳、荧光屏、毛玻璃灯罩、坦克表面例如：太阳、荧光屏、毛玻璃灯罩、坦克表面等都近似于这种光源等都近似于这种光源(1)漫辐射源 辐射亮度L与方向无关的辐射源5.5.朗伯余弦定律朗伯余弦定律n凡辐射强度曲线听从余弦定律
6、的光源称为朗伯光源。漫反射体的辐射强度分布遵从朗伯余弦定律，自身放射的黑体辐射源也遵从朗伯余弦定律。n定律表述：n 由于漫反射源在各方向的辐亮度相等，有：5.5.朗伯余弦定律朗伯余弦定律(2)朗伯余弦定律 1、朗伯辐射源各方向的辐亮度相等5.5.朗伯余弦定律朗伯余弦定律(3)朗伯辐射源的辐射特性 2、辐射出射度为辐射亮度的倍3、朗伯辐射源在法线方向的辐射强度等于辐亮度乘以源面积5.5.朗伯余弦定律朗伯余弦定律5、志向漫反射体的辐亮度等于它的辐照度除以4、朗伯辐射源的总辐射能通量等于辐射源在法向辐射n投射到某介质表面上的辐射功率i分为三部分被表面反射，被介质吸取，从介质中透射过去。依据能量守恒定
7、律有n n n n 反射率为 n n 吸取率为n n 透射率为 n 6.6.辐射在传输媒质中的衰减辐射在传输媒质中的衰减n（1 1）点源向圆盘放射的辐射能通量计算）点源向圆盘放射的辐射能通量计算射能通量。7.7.辐射量的计算举例辐射量的计算举例n（2 2）小面源产生的辐照度计算）小面源产生的辐照度计算n当红外探测器或光学系统接收在确定距当红外探测器或光学系统接收在确定距离上辐射源的辐射时，若源尺寸与源到离上辐射源的辐射时，若源尺寸与源到接收系统的距离相比较小，则可将源视接收系统的距离相比较小，则可将源视作小面源，面探测器表面或光学系统接作小面源，面探测器表面或光学系统接收孔径就可当成被照表面。如图所示，收孔径就可当成被照表面。如图所示，设一小面源的面积设一小面源的面积 ，辐亮度为，辐亮度为 L L，计算该小面源产生的辐照度。计算该小面源产生的辐照度。7.7.辐射量的计算举例辐射量的计算举例7.7.辐射量的计算举例辐射量的计算举例n（3 3）匀整大面积朗伯源产生的辐照度）匀整大面积朗伯源产生的辐照度