大学物理：《光学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章（3-7）光通量和光亮度在光学系统中的传递

第七节 光通量和光亮度 在光学系统中的传递

第七节 光通量和光亮度 在光学系统中的传递

、透过率、反射率 如果传递过程中光能有损失,则把出射光能量和入射光能量 的比值称为光学系统的透过率。 反射率:反射光通量与入射光通量之比 =反 入 如果忽略吸收等损耗τ+ρ

一、透过率、反射率 如果传递过程中光能有损失，则把出射光能量和入射光能量 的比值称为光学系统的透过率。 入 出    = 反射率：反射光通量与入射光通量之比 入 反    = 如果忽略吸收等损耗  +  = 1

在均匀介质中,光通量和光亮度的传递 均匀透明介质元光管: 光源与被照表面确定的光管在中由中各点发出的射向的光束, 不会越出元光管的范围。 M2 dp,=l,ds, cosi, as, COST l1 dg1 dp,= l,ds, cos12 1 d2 -m.dQ2 西,=c 结论:在均匀透明介质中,如果不考虑光能损失则在传播方向 上任一截面上光通量的传递不变,光亮度的传递也不变,任 截面上光亮度相等

二、在均匀介质中，光通量和光亮度的传递 1．均匀透明介质元光管： 光源与被照表面确定的光管在中由中各点发出的射向的光束， 不会越出元光管的范围。 2 1 1 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 cos cos cos cos l ds i d L ds i l ds i d L ds i  =  = d1 = d2 L1 = L2 结论：在均匀透明介质中，如果不考虑光能损失则在传播方向 上任一截面上光通量的传递不变，光亮度的传递也不变，任一 截面上光亮度相等

二、在两透明介质分界面上,光通量和光亮度的传递 N de d l1 d d 人 d d ds' cd入= Lcos ids d反=L1 cosi, dsds d①折= L'cosi dsds2

二、在两透明介质分界面上，光通量和光亮度的传递。       =   =   =  'cos ' ' cos cos 1 1 1 d L i dsd d L i dsd d L idsd 折 反 入

二、在两透明介质分界面上,光通量和光亮度的传递 N de d l1 d d 人 d d ds' dQ2=sin idid o 反射、入射、折射及法线位于同 dQ2=sin i dido 平面上,故折射前的q角等于折 射后的 dQ2=sin i 'di'do

二、在两透明介质分界面上，光通量和光亮度的传递。       =  =  =    d i di d d i di d d idid ' sin ' ' sin sin 1 1 反射、入射、折射及法线位于同一 平面上，故折射前的 角等于折 射后的  '  d = d

(反射定律) N dQ2=dQ2 1 nSni=n'sni(折射定律) do dso ∴∵ ncos idi= n'cosi ' di 2 d@'= sin i di'dc n sIn l l did ↓ds d (n')cosi n COSZ d n)COSl 1.反射情形 L 小反=p coSidsdQ c cosi, dsds

i = i 1 （反射定律) d = d1 nsin i = n'sin i' （折射定律） ncosidi = n'cosi'di'  =    = = d n i n i did n i n i i d i di d ( ') cos ' cos ( ') cos ' sin cos ' sin ' ' 2 2 2 2   1．反射情形 d = d ' 反 1 1 1 1 cos cos   =    = i dsd d L idsd d L

根据反射定律1=ic21=c ∴L1=DL 2.折射情形 由能量守恒如=c娅b1+cdb ∴c=(1-p)db nsml=n sn l n cos idi=n' cosi ' di 两边乘折射定律的对应端 n sin icos idid p= nsin i'cosi'di'do

根据反射定律 i 1 = i d1 = d =     = d d L L1 1 L1 = L 2．折射情形 由能量守恒 ' d = d1 + d d' = (1− )d nsin i = n'sin i' ncosidi = n'cosi'di' 两边乘折射定律的对应端 n sin i cosidid n' sin i'cosi'di'd 2 2 =

n sin i cos idid o=nsin i 'di'do 又∵d2= sin idid dQ'= sin i'di'de n cos idQ=n cosi 'dQ ∴d= L' cosi dsds do=lcos dsd o L'cosi'dsdQ2'=(1-P)Lcos idsdQ2 L(1-p)cos ids Q2 n COS Z L cosi dsds (n')cosi L'=L(1-p)

cos cos ' ' 2 2 n id = n i d d' = L'cosi'dsd' d = Lcosdsd L'cosi'dsd' = (1− )Lcosidsd 2 2 2 2 2 2 ' ' ' (1 ) ' 1 ) cos ' ' ' (1 ) cos n n L n n L L n n ( -ρ i dsd idsd L L    = − = =  −   = d i'di'dφ d idid ' sin sin  = 又  =  n sin i cosidid n' sin i'cosi'di'd 2 2 =  = d n i n i d ( ') cos ' cos ' 2 2

例:一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡, 假定它在各个方向上均匀发光,求它的发光强度 解:灯泡的光视效能K=92~21流明/瓦,若取它的平 均值为15流明/瓦,则该灯泡所发出的光通量为 K Φ=种Φ=15×60=90流明 dd900 =7162坎德拉 Q4丌4丌 例2.若上题的灯泡与一聚光镜联用,灯丝中心对聚光镜所 张的孔径角,u≈snu≈0.25求进入聚光镜的光通量 解:∵灯丝对聚光镜所张的立体角只占整个空间立体角4兀 x(0.25)2 0.016 4丌 光通量=900×0.016=144流明

例：一个功率（辐射通量）为60W的钨丝充气灯泡， 假定它在各个方向上均匀发光，求它的发光强度。 解：灯泡的光视效能K=9.2～21流明/瓦，若取它的平 均值为15流明/瓦，则该灯泡所发出的光通量为  = Ke =1560 = 900 流明 71.62 4 900 4 = =  =    =   I 坎德拉 例2．若上题的灯泡与一聚光镜联用，灯丝中心对聚光镜所 张的孔径角， u  sin u  0.25 求进入聚光镜的光通量。 解：∵灯丝对聚光镜所张的立体角只占整个空间立体角 4 900 0.016 14.4 0.016 4 (0.25) 2 =  = = 光通量   流明 e K   =

例3直径3米的园桌中心上方2米处吊一平均发光强度为 200坎德拉的灯泡,求园桌中心与边缘的光照度 解:由于灯丝发光体远小于距离2米,可当作点源处理 对园桌中心=200坎r=2m 200 E 50勒克司 2 2 对园桌边缘 r=y22+1 cos= √22+1.52 I cose E =25.6勒克司

例3 直径3米的园桌中心上方2米处吊一平均发光强度为 200坎德拉的灯泡，求园桌中心与边缘的光照度。 解：由于灯丝发光体远小于距离2米，可当作点源处理 对园桌中心 I=200坎 r=2m 2 2 2 2 2 1.5 2 2 1.5 cos + r = +  = 50 2 200 2 2 = = = r I Ee 勒克司 对园桌边缘 25.6 cos 2 = = r I E  勒克司