第6章光照度的计算

第6章光照度的计算光照度的计算一、被直接照明的物面光照度二、光学系统中像平面的光照度一、被直接照明的物面光照度微小面积ds上所获得的光通量为 dΦ=IdΩ 由立体角定义得 dΩ=cosids/r2 于是有 dΦ=Icosids/r2光照度的余弦定律将上述结果代入（6-11）式，即得E=dΦ/ds=I*cosi/r2 光照度的距离平方反比定律：微面积的光照度与点光源的发光强度成正比，与微面积的法线与照明光束轴线的夹角i余弦成正比，且与光源到该面积的距离平方成反比。光...

光照度的计算一、被直接照明的物面光照度二、光学系统中像平面的光照度一、被直接照明的物面光照度微小面积ds上所获得的光通量为 dΦ=IdΩ 由立体角定义得 dΩ=cosids/r2 于是有 dΦ=Icosids/r2光照度的余弦定律将上述结果代入（6-11）式，即得E=dΦ/ds=I*cosi/r2 光照度的距离平方反比定律：微面积的光照度与点光源的发光强度成正比，与微面积的法线与照明光束轴线的夹角i余弦成正比，且与光源到该面积的距离平方成反比。光照度的计算E=I*cosi/r2ONO'dsir光照度的余弦定律垂直照明时，称为照度的距离平方反比定律： E=I/r2 注意：这里距离r的单位为米。光照度的比较测量 I1*cosi/r12 I2*cosi/r22I1/r12=I2/r22二、光学系统中像平面的光照度设物体为余弦辐射体，物和像面光亮度分别为L、L入瞳出瞳光学系统中像平面的光照度通过对入瞳面积分的方法，可求得像面中心微面积在孔径角为U的立体角范围内所接受的光通量为 =Ldssin2U 于是，像面中心微小面积上的光照度为 Eo=/ds=Lsin2U 光学系统中像平面的光照度光学系统处于同一介质中时，物、像面的光亮度传递关系有 L=kL 于是，像面中心微小面积上的光照度为 Eo=kLsin2U 此式表明，当物面亮度一定时，像面光照度与孔径角的正弦平方成正比。像面光照度与视场的关系-lω′A′U′Aω′D′-Uω′Eω′Eο′-lο′像面光照度与视场的关系轴外像点A的光照度： E=kLsin2U 当U不大时，有 cosD/2D/2 sinUtgU= = cos2 lo/coslo =tgUcos2sinUcos2像面光照度与视场的关系 E=kLsin2Ucos4 =Eocos4此式表明，轴外像点的光照度随视场角增加按cos4的规律迅速降低。  0 10 20 30 40 50 E/Eo 1 0.941 0.780 0.563 0.344 0.171光学系统中的光能损失计算一、透射面的反射损失二、镀金属层反射面的吸收损失三、光学材料的吸收损失一、透射面的光能损失由物理光学可知，当光线垂直或接近垂直入射两介质的抛光界面时，其反射率为 (n–n)2 ρ= (n+n)2 此式表明，界面两边介质的折射率差越大，反射率ρ也越大。光学玻璃表面的反射光能损失例：折射率为1.5的玻璃与空气交接面上的反射损失达到了4%。100%4%92%nn*透射面的反射损失对于一个已知反射率的透射面，其透过率为 1=(1–ρ)若光学系统有K1个透射面，且只考虑反射损失，则其总透过率为 1=(1–ρ)K1透射面反射损失产生的不利影响*增透膜--减少透射面的反射损失对于透镜中的双胶合面，其影响很小。为了减少反射损失和不利影响，通常在与空气接触的各光学表面镀增透膜。镀膜后，每面ρ值可降至0.020.01以下。二、镀金属层反射面的吸收损失设每一反射面的反射率为ρ2，由于此时的透过率等于反射率，则光束通过有K2个镀金属反射面的光学系统时，其透过率为 2=ρ2K2 这里，ρ2值随不同的金属镀层而异。三、光学材料的吸收损失光学材料：透明程度，且内部有杂质、气泡、浑浊等。1cm厚的玻璃：最大吸收0.03，最小吸收0.001光学材料的吸收损失光学材料的吸收率，则光学材料的透明率为 3=(1–)于是，光束通过Σd厘米的材料时，其透明率为 3=(1–)Σd 光能损失总计算：1、透射面的反射损失：1=(1–ρ)K12、镀金属层反射面的吸收损失：2=ρ2K23、光学材料的吸收损失：3=(1–)Σd 因此，总透过率为 =123=(1–ρ)K1ρ2K2(1–)Σd 光度学与视觉 1、光照度与视力 2、光亮度与视力眩光　　眩光是指由于视野中的光源的高密度分布和高密度范围不适宜，或存在极端的高密度对比，以至引起不舒适感觉或降低了对目标和细节的分辨能力的视觉现象。眩光现象是影响视觉质量的最重要因素之一。眩光光源直接眩光光源：太阳　夜间对方来车车灯间接眩光光源：光亮的墙面、水面、镜面等物面上反射的光1、不适性眩光由于视野中不同区域中亮度相差太大或过亮的照明所致，会导致视觉不适，引起心理上不舒适的感觉，如头痛、眼部疲劳、烧灼感、流泪等，但不一定影响视力和视功能。如：　强阳光下或在很亮的光源直射的视野中看书　　正午从室内走到室外　　夜间对方来车的强灯光照射2、失能性眩光　　不一定引起不舒适的感觉，但导致视力或视功能下降的眩光，又称幕罩样眩光。这种视功能的下降是由于眩光光源经过眼外不均匀介质或角膜、晶状体等眼内组织时产生散射，在眼内形成光幕，其叠加于视网膜物像上，造成光幕性视网膜照明，导致视网膜物像的对比度下降，视功能随之下降。3、目盲眩光　　视野中存在极端强度的眩光光源，即使在其被移除一段时间后，我们仍无法可见任何物体，产生类似于一种暂时的“目盲”状态。如在直视很强的闪耀灯照射后，周围的物体不能分辨。眩光产生的原因1、光源亮度原因环境亮度越低，光源本身的亮度越高，眩光越显著光源与眼睛的距离越近，投射方向越靠近视轴，眩光越强烈光源的表观面积越大，光源数目越多，眩光越显著2.眩光产生的生理原因高亮度的刺激，使瞳孔缩小晶状体等对光线的散射在眼内形成光幕视网膜受高亮度的刺激，使适应状态破坏眩光的防护降低眩光光源的亮度增大光源与视轴之间的夹角佩戴防眩光眼镜…… 作业：思考题： 4，6，7**

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