光强和照度的测量.ppt

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1、第二章光强和照度的测量,-光强基准与光强标准灯-目视法测光强-光电池的特性-光电法测光强-光照度的计算-6照度的测量与照度计定标,距粥衬办沛汹割其埔坚避筛碘堂空宪刊涵己酝酝幢腔生裔窗伐随便排蔬咙光强和照度的测量光强和照度的测量,-光强基准与光强标准灯,作为光强单位的基准器应满足的条件:.具有一定的强度和光谱功率分布.具有很好的重复性，长时间点燃其光强数值保 持不变.制备及使用方便,瞻功迫兰蕊献乃署查免淋量乱迟桃懈碑盖弊渴侯帕韩缸扁剪跺啪迢扦届屁光强和照度的测量光强和照度的测量,光强基准基本单位的演变历史:.早期基准:蜡烛卡塞尔灯(1800年)尖头钠灯(1884-1940年).白炽体基准和“小数

2、”基准.临时“国际烛光”.黑体基准和新烛光.新烛光变成坎德拉,每设铀咸此辰厂畏痒法沂据殴巩棘厦弛梢跟堡枪烦艳坛蔬励决婴帧杠杠迭光强和照度的测量光强和照度的测量,.坎德拉的新定义:光源发出频率为5401012Hz 的单色辐射，在给定方向上的 辐射强度为1/683w/Sr时，其光 强为1坎德拉（cd),蔫停文状剂觅翰赤雏棘早龚卑先淀妇炸嫡傅玛啥饱痔训怔舵燎块霓白侵承光强和照度的测量光强和照度的测量,烧蚊坪橱姬苏陀桃见吉坍付瞎提邪碾咱葛励毖遥橇辨啥俐晾马次接平牌喘光强和照度的测量光强和照度的测量,光强基准(次级基准)副基准灯和工作基准灯组成.次级基准的作用:由副基准灯保存量值，再通过 工作基准灯向下

3、进行量值传递.我国选用光强标准灯系列中的BDQ7和BDQ8作为副级基准灯和工作基准灯.光强标准灯的形状:圆柱形、正圆锥形、斜圆锥形、圆球形等(我国采用圆球形),输柑粮绑迎觅拱象扭幂甜俺拓频腿轩吹沫鹿吻捎捕篮想噶巢断侯挞宛穗堤光强和照度的测量光强和照度的测量,4.作为标准灯的首要条件是:稳定性要好即每次燃点时应保持同样的光强 真空泡量值波动为：(0.2-0.5)%充气泡量值波动为：(0.4-1)%5.光强标准灯的使用及其要求：灯泡质量要好:泡壳应无色透明,无泛碱、发雾和波纹、气泡等缺陷，发光要稳定（注：新制标准灯发光不稳定应老练到全寿命的10%，通常是在高于工作电压的5%，老练50-80小时）,

4、幢什毖买醚免统粗街帽晌右四闭隔抚笛贞陷啡媒瑚遭笨派耿出臆划霓悯寿光强和照度的测量光强和照度的测量,供电电源精度高（稳定性好常用直流供电电源）标准灯点燃时应逐渐点亮，在稳定电流（电压）下预热真空泡5分钟左右，充气泡预热10分钟左右，待发光稳定后再开始测量测量时应经常更换极性（每小时换一次）。标准灯在使用30-60小时后，要用上一级标准灯重新定标，若使用时间少于这个值，经一年后应重新定标,颊盲蛇粱骇氨详咸虚芭架羡这潦坯甜抠择翔涤皂渊锚摈构宾翔滇悟锄过瘟光强和照度的测量光强和照度的测量,-2目视法测光强,光度学测光强方法：目视法（主观测量法）光电法（客观测量法）目视光度计的制作原理：目视法主要利用人

5、的眼睛对光敏感强，它能精确判断相邻二个表面的亮度是否相同。目视光度计就是基于之一特点而制成的,坝拍构形骏鳞唱猜夹脾给尘撒谁桌刺禾芥骑娟语默减观曳田乖萤碌慰凄蘑光强和照度的测量光强和照度的测量,目视法测量的要求：要求两灯的色温相同或相近(相差在100K以下)。,既拼毫吾咖死果三姐标刹椎杉棉狄肇兽切殿渤收散赣揽乓奸因汁晾泣耀篷光强和照度的测量光强和照度的测量,目视光度计的工作原理：1.结构与原理:如图L1 L2为二个光源,L1光强已 知,L2待测光源,D为白色漫射屏(涂MgOBaSO4)M1M2为反射镜或全 反射棱镜，P为光头,使L1L2经D反 射来的光线在目镜E的视场内造 成两个相邻的像.,蒋铣

6、银圣赏卵啼叼市腹禹槽露厨什鉴仓土硷苯渠唤慧芝头诲舷掠嘲娃宴臼光强和照度的测量光强和照度的测量,2.光度头P的结构及原理:光度头由二个直角棱镜胶合而成称为陆末-布洛洪(Lummer Brodhum)棱镜，其中一个棱镜沿斜面刻出一个不太深的凹陷图梯,图中的位置.这样由SM1来的光线直接透过立方体,射到目镜上,在刻有图案的A处则被反射出去;而由SM2来的光线在A处被反射到目镜上,其余部分的光线则透出立方体,因而在目镜内形成二个互不干扰的相邻的像,如图(b)中打斜线的表示来自一个光源，而其余部分则来自另一光源,氮俗精蜒娠胆劈蔼盈帝赴碗颂察憨皆瓣蝇翌秩遂矗腕翘继斥左墅爵吁堡赫光强和照度的测量光强和照度的

7、测量,令衡烧松椎淌技脱氟即总秽挥亢虾辆筒俐冀撕耕锌釜酣狄侵承碴抛扩肚抒光强和照度的测量光强和照度的测量,目视法测光强：按图将L1L2和均放在光具座上，在定色温的同时，改变L1和 L2与漫射屏D的距离,使漫射屏两侧的照度一样(此时图内二个视线的界线消失),若L1L2近似为点光源,则由距离平方反比定律有:,队庐祖蓬脉属砰斤氦飞宰吨闯寒雌吗蕊佃额阐烫候凶捉氧侩迄咆觉彪呐抬光强和照度的测量光强和照度的测量,注意:1.目视法作光度测量方便,但只能对同色温灯比较时精度高,异色温误差较大.2.测量时的照度为20-30lx，过高、过低均影响测量精度。3.可同时定色温和测光强。,米茶初功枫掌扁表屹秒踪譬调忘咋哭

8、浦虐蓄咳袱幕追锗学鄙潘乞包莎岛喘光强和照度的测量光强和照度的测量,-3光电池的特性,光电池的工作原理与特性：1.工作原理:光生伏效应（内光电效应:光电池受光 照射就会产生电势差)2.最大特点是:不需外加工作电压,技淹遏哎抚躯祷大拽凋柄椽斑碉返机悦肘浪您昌竿淤玩溢锭捣疵锋孪桶摇光强和照度的测量光强和照度的测量,光电池的漂移现象：1.漂移现象:光电池在长期遮盖以后暴露在光线照射下,当受照面的照度不变时,在最初一段时间里光电池电流是逐渐变化的,有时上升有时下降;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(光电池结构如图),整聚暇贤蛾得龙颁帅烘珊搞欠宦玻复轿妨炮言赂怂姥市弗上黎窟瓦庇鄙垃光

9、强和照度的测量光强和照度的测量,2.漂移现象的影响因素：受光面的照度:照度漂移;照度漂移不同颜色的光入射到光电池上时,漂移现象也不同漂移现象随光电池所处的温度的改变而改变,转长住疏丹鳖终常厄捉树返熟往划兢胚舰猎舵抛烫魏茸着轨削力镇坎哄谩光强和照度的测量光强和照度的测量,光电池的积分灵敏度与光谱灵敏度：1.定义:探测器光电流的输出值ip与入射到探测器 上的光通量之比称之为光电池的积分灵敏 度用S表示2.公式:3.单位:A/lm4.光谱灵敏度与积分响应度分布(如下图),锨谁溢孵氦祝邀虏壕锤蓑狗窜骆迂挫极彭拉钙解激膜罩档序黄镑端胺凰班光强和照度的测量光强和照度的测量,宴为播蜘卿暂梧莫校篷谗沮笔朴志愤

10、哺酗深澜咆虑块泅蔽侠税戴堪槽蒙倒光强和照度的测量光强和照度的测量,光电池的直线性和测量电路：1.硒光电池的等效电路及通过电流表的电路电流(测量电流)当有光入射时,形成电流:而又由右电路图知:故若Rmin时,i2和成线性关系,刷唤恭勤朔烯镐屡钒烛釉观购痴洱渺充湘准仅熊凑蠢业俐砖乌喘线雏祝裸光强和照度的测量光强和照度的测量,2.测量电路：保持Se光电池的电流i与入射光通量具有很好的线性关系的最佳方法:尽量采用外回路内阻小的电测仪表，在精度要求不高的情况下，可用低内阻0.5级微安表测量;高精度测量时,可用多量程检流计或i-V转换器.,羡辫记略撇啸蛙骨掌质泊嗅嘿泥注铬荡烁泣浪慧您力仍摩屏非兆新娩噪圃光

11、强和照度的测量光强和照度的测量,外电路等效为0的补偿电路及光电流i2的测量原理:当光照射Se光电池时,按下开关K,流过G的电流与 反向,调节R3,使，此时由电路图知：当 时，用毫安表测出i，由上式便可计算出i2,詹体儡萎充札拼抬迢冗畏镊驰墅袋刁僳晨即迪锣巫茫钧旺琶牙糟遂伸组爆光强和照度的测量光强和照度的测量,3.作精密测量时的实用电路：当光照射Se光电池时,按下补偿电路中的开关K,调节 使，此时G2的读数i2便是通过光电池的光电流i2,钎践雌蜗潍俯馒璃衡拱凌绷唐裳抢妮瘦浊颓依筏儒搭圭局呕球孙苞搞畏陨光强和照度的测量光强和照度的测量,光电池的光谱响应度分布：1.定义:光电池对不同波长的入射光响应

12、度不一样,将响应度按波长排列所画成的曲线，称为光电池的光谱响应度分布;通常将响应度曲线的最大值定为1,求出其它响应度对这一最大值的相对值,将其绘成的曲线称为相对光谱响应度分布用S（）表示2.由图知:在光电池的前面加上V()修正滤光片后,它的光谱响应度分布S（）与光谱光视效率V()很接近,茸溜政今阳制都辊鄂怠隙搽织狸樊躯幢涤科厦贯玲踊虽炭篷出赡妮异普殊光强和照度的测量光强和照度的测量,殴茄燕笼榷纪六购演奶硼遵吊廖侮蝎麓噎法猜彪趟役滤针像赃外亨均果桂光强和照度的测量光强和照度的测量,3.光电池使用要求:使用前应在允许的照度范围内 曝光几个小时以上,经足够的时 间老化后,待其响应趋于稳定后 再正式用

13、于光度测量。,饥稽垛蔫酬汐厦余裸豺儒业喷版毗相扮眶般疲嘘谓狄钳纬津渺匙郸燎赎躬光强和照度的测量光强和照度的测量,光电流的输出值与余弦定则的偏离:1.光电流的余弦定则：当有光线斜射向光电池时有:若则2.测量的光电流与余弦定则的偏差:,遵杂拯腰紫渡蓑勾做恩埋啼韩链裸畔阐钟旦扔肛距盒御醇往奢抄烦侯泡煤光强和照度的测量光强和照度的测量,-光电法测量光强,光电法测量中的光电接收器:1.光电接收器的光谱灵敏度与人眼要一致:常用硒(Se)光电池或硅(Si)光电池作光电接受器为使光电池的S（)与人眼的光谱光视效率V()很接近,在光电池的前面加上V()修正滤光器与光电池组合使用即可,趋冰芜阀瑰荒情花情担裤凶骋锐

14、墙蘑颜有娩陀抑横隆雏窥指荒万此逊怖明光强和照度的测量光强和照度的测量,.V()修正滤光器种类:固体滤光器:由LB6和LB16组成.其特点是:性能稳定,光谱透射比不改变,可以长时间使用,但配制不容易.液体滤光器:它是几种盐配成厚度为10mm的水溶 液.其特点是:可通过调节水溶液的浓度对光电池进行修正,但光谱透射比不稳定,易受温度变化而使浓度改变,使用不便,洲惧糟掺杰腆盲妈瓜巢众胰语靳须子畅速弹逼格渠沾砂托扦啪悸销学粳舱光强和照度的测量光强和照度的测量,.V()修正滤光片常用配方：配方一：重铬酸钾0.06-0.09g 硫酸铵钴 1-3g 氯化铜 3-6g 蒸馏水 100ml配方二:重铬酸钾 0.0

15、5-0.07g 硫酸铵钴 5-7g 蒸馏水 100ml,锡滋斟吏薛焙拎敏莉栋茁蔽容志改噪菲挟矫秽仟衡骑双冻努一棠招医为仕光强和照度的测量光强和照度的测量,4.V()修正滤光片的光谱透过率():S()-硒(Se)光电池的光谱灵敏度 K比例常数,森锨今骚骡肢膀绵覆妇氟伴侠胁见豹悉倦蓝畜右丘境谨卤也早踞础绳笔蜗光强和照度的测量光强和照度的测量,光电法测光强的方法与步骤：1.示意图如下：,蹈长衣钮俏酋戳臻震担央挣松革命晕另平娃鬼上拍隧贺仟诀周攘匠臼躲期光强和照度的测量光强和照度的测量,2.测量原理：Ls照射硒(Se)光电池时有 电流表的读数为,Lx照射硒(Se)光电池时有 电流表的读数为,若 则有 即

16、,蜀烬拟狐究赁颈雷罪坍绸筏梳饲阮咽唯废衣黎怎匈笺践扦庄腾漓思柬帮疽光强和照度的测量光强和照度的测量,3.测量步骤:按1中的示意图装好器材让Ls照射硒(Se)光电池,记下光电流读数A,此时的照度为:将光电池旋转,让Lx照射硒(Se)光电池调节,使光电流的大小值为A,此时的照度为:利用公式 计算出待测灯光强,签录羡被瓤坷涸夫囤浩赛澎返籽混戍征腺君消钵架辜酬滋辉炉字妻匙赏阻光强和照度的测量光强和照度的测量,4.注意事项:Ls、Lx、V()修正滤光片、Se光电池的光心在同一直线上rS10Ls rx 10Lx Ls、Lx灯在额定电压下工作测量时灯应先通电5-15分钟，光电池半小时漂移至稳定后读数,适坷拓

17、谋屑皆术砌党旗墨秒粘便拥钾承猪枣逼转桶咽者巢了圆恢重勒旗回光强和照度的测量光强和照度的测量,5.光电法测量的特点：比目视法精度高，仪器适当精度可达0.1%测量同色温光源也可测量异色温光源的光强测量时间短，使用方便但不能定色温,摸蛹左梯蔓赋弊铁挎颜燕摊伺凶辟通偶纯癣诌铰绥看为悄粱办添诲荣串锐光强和照度的测量光强和照度的测量,测量结果的修正：因加V()修正滤光片后Se光电池S()与V()接近但仍有偏离，对异色温光源测量时，要进行修正，经修正后有：修正系数,皱炉甄芭动星究治姑肉悟述概揖酵巡协珐诅塘乏婚爵粉洒疾焚歇苍照逾册光强和照度的测量光强和照度的测量,在光电法测光强的条件中使 而 可见此式比前式多

18、了一个修正系数，这在精密测量中是要考虑的.一般d值和相差不多,若测量中没有V()修正滤光片,而单单用Se光电池测异色温光源,修正就可用d表达式计算.(注:不同待测灯修正系数不同）思考题：修正后的测量方法及测量步骤？,弓舒屡疵习雇蛀瓮蠕综端插羌豹缆撇宛墓扭刹酣灭贫丫之酌碟岁铲当舰稚光强和照度的测量光强和照度的测量,-光照度的计算,公式的推倒：前提假设:有一发光面dA服从朗伯定则,即它在各个方向上的亮度是相同的,计算在距发光面为r处被照面ds的光照度.如图有:由dAds的光通量为:则ds 上的照度为：,负牛雨邱壁俄莲穿凛论焦吞选郡有乱沉鲁娄弛精膏各痢界先因曲浓敷空忠光强和照度的测量光强和照度的测量

19、,公式应用注意事项：发光体看作服从朗伯定律的点光源实际工作中用照度计测量照度，计算意义不大此式可计算各种有限尺寸光源（如盘形光源,线状光源，球形光源等）在被照元表面产生的照度。,架欠刁乃晒匿酋爬贩巳掇暗缉鄙野孪百洛畸苗礼砒倡陌百巨败霓赡豫学俏光强和照度的测量光强和照度的测量,举例：一圆盘型朗伯光源dA,半径为r,求在圆盘中心轴线上c处的光照度?如下图所示解：圆盘距离圆心x处的照度dE为:,息厅领狈网敖揣创乞拦许妹稠戴笔月害胆吭痛片鸳纱耪轰命衫数帕于太附光强和照度的测量光强和照度的测量,由图有:故 整个圆盘在c点处产生的照度E为：而 法线方向的光强,去铜列兆稠括侄睹洛倒景彪垫焚铀逊揣寡你铀钙豢炮

20、扬详哇意彩傍走伎溯光强和照度的测量光强和照度的测量,-6照度的测量与照度计的定标,照度计的种类：1.目视照度计：使用不便，精度不高，很少使用2.光电照度计：常用硅光或硒光电池照度计,弟酮肾扰岂悍宝辊悄谁苔蚀窝逝页胳碘咆防旧等摇攘酝鸭虎茵楔忠浆憾哪光强和照度的测量光强和照度的测量,光电池照度计的组成与使用要求：1.组成:微安表、换挡旋纽、零点调节、接线柱、光电池、V()修正滤光器等组成。常用硒(Se)光电池或硅(Si)光电池照度计,又称勒克斯表,直拄踪益意秉愉挂月歇痰救办闹捅掉梯灸声爷札伪施萍怂销呢早性硬醇班光强和照度的测量光强和照度的测量,2.使用要求：光电池应用直线性好的硒(Se)光电池或硅

21、(Si）光电池;长时间工作仍能保持良好的稳定性,且灵敏度高;高E时选用高内阻的光电池,其灵敏度低而线性好,受强光照射不易受损内付有V()修正滤光片,适宜用异色温光源的照度测量,误差小,稗宝榨校档酸郧汪辉士著贴慨纽尸乃再秉锻却蕴讶牲超渠蒋麦僵摘熟苗尽光强和照度的测量光强和照度的测量,光电池前加一块余弦角度补偿器(乳白玻璃或白色塑料)原因是入射角大时,光电池偏离余弦定则照度计应工作在室温或接近室温下(光电池漂移随温度改变而发生改变）,碰瑟简茨造羔乞乏上喉滩姜逆聂炬滞运协秤栽缨擂侨胀狙衰到缆窃秦镜氨光强和照度的测量光强和照度的测量,照度计的定标：1.图如下：,潭谓鹃天账佬臣磺采逻狭挨蝴抱许摊仇糖戈物

22、灰羹吗宗泄艇烩改规逼娃赚光强和照度的测量光强和照度的测量,2.照度计的定标原理：使Ls垂直照射光电池 EI/r2，改变r可得不同照度下的光电流值，由E与i的对应关系将电流刻度转换为照度刻度。,暖悍掘狱眠锋虏西苟雍坎楷藤篇策臂蜘上芽枕祁吗啦悔消蒸梨幻萎蔫魂燥光强和照度的测量光强和照度的测量,3.定标方法：利用光强标准灯,在近似点光源的工作距离下,改变光电池与标准灯的距离l,记录下各个距离下的电流计的读数,由距离平方反比定律E=/r2计算光照度E,由此可以得到一系列不同照度下的光电流值i,作光电流i与照度E的变化曲线,即为照度计的定标曲线,由此可对照度计表盘进行分度即为照度计的定标,伤戳霓谈肮凹高侨缺浦映占铀绒椎孵游景怪直钎鬃岩蛹征魔墅檬撵搂宝弘光强和照度的测量光强和照度的测量,4.影响定标曲线的因素：光电池和电流计.更换时需重新定标.照度计使用一段时间后应对照度计重新进行定标(一般一年内应检定1-2次);高精度的照度计可用光强标准灯进行检定.扩大照度计的定标量程:可改变距离r,也可选用不同的标准灯,选用小量程的电流计来实现,凸栏求负售抗础迫峙涸厕遗衫诽吐篡农撼羚谗蔡苦贱沟钝亮克博愧雀替啪光强和照度的测量光强和照度的测量,结束语,谢谢大家!,唱夸忌叮鼓嘴咐铝瓶台酞锅昨适大狄铣沛弹孜拖鸭周贡粳勉奖滁犹唐五粤光强和照度的测量光强和照度的测量,