如何测量光?光学系统指南

利·普拉瑟

各种光学系统或几何图形可以用来进行光测量。例如，光源的总功率[通量]可以在各个方向测量，在一个特定的方向或光照射在一个特定的区域。

测量装置的必要光学配置依赖于测量的功率单位。透镜、积分球和余弦校正器，我们将在本文中探索，是三种最广泛使用的光学结构。

光学配置

积分球

一个积分球基本上是一个空心球腔覆盖着一个漫射，高反射的白色涂层。这个积分球主要是通过对发射的光进行多次散射和反射，使辐射向各个方向扩散。

光谱仪通常与积分球耦合，以测量被测光源的特性和数量。根据光源的结构、尺寸和功率输出，可以得到不同尺寸的积分球。

分光辐射计可与积分球相连

余弦校正器

余弦校正器是一个漫射表面，用于捕捉180度以上的表面上的光。余弦校正器的表面响应符合朗伯余弦定律:落在余弦校正器上的光量与光束入射角的余弦成正比。

在60度角时，只有一半的强度被测量，而在0度角时则是100%。

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镜头

测量设备上的透镜通常用于观察目标区域。镜头捕捉到的覆盖面积取决于镜头的接受角度和距离。透镜光学通常用于测量均匀表面，例如显示器的背光。

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测量原理

除了光学结构，测量原理在光测量中也很重要。

三个主要的原理，表示一个特定数量的光源的功率[通量]是光度学原理,辐射原理和spectroradiometric原则．

根据所使用的测量原理，功率可以根据人眼的响应来表示[光度在绝对数量上[放射，或每个波长[spectroradiometric］．

这些测量原理分别用分光光度计、辐射计和光谱辐射计来测量。下表总结了这些测量原理和用于实现特定光量的光学配置。

Spectroradiometric原则提供每纳米的所有辐射量，并通过分光辐射计测量。例如，辐射功率用瓦特表示，因此它的光谱辐射当量用瓦特/纳米表示。

不同的光学结构，结合测量原理，提供了不同的光的测量，每一个不同的单位，可以使用下表查看;

几何		光学配置	测量原理
			放射	Spectroradiometric	光度
	权力或通量	积分球	辐射功率 瓦,W	光谱辐射功率 瓦特/纳米,W /纳米	发光的权力 腔, lm
	电力/区域	余弦校正器 积分球	辐照度 瓦特每平方米，W / m²	光谱辐照度 瓦特每平方米每纳米， W / m²/ nm	照度 每平方米流明，lm / m²=勒克斯
	电力/立体角	余弦校正器 积分球	辐射强度 瓦特每球面度W /老	光谱辐射强度 瓦特每纳米，W / sr / nm	发光强度 烛光,lm / sr = cd
	电力/区域/立体角	准直透镜	光辉 瓦特每平方米每立体角，W / m²/ sr	光谱辐射 瓦特每平方米每一个立体角每纳米，W / m²/ sr / nm	亮度 每平方米坎德拉，m²/sr = cd/m²= nit

放射

第一个原理[辐射通量或辐射功率]指的是一个光源向各个方向发射的总功率。

在照明的开发和生产过程中，辐射功率测量是很常见的;瓦特:W是辐射功率的单位。

辐照度指入射到一个表面的辐射功率，用瓦特/单位面积表示:W / m²．

的一个来源辐射强度是一个方向量，它定义了每个立体角发射的总功率。因此，辐射强度用瓦特/立体角表示:W / sr。

光辉是第四条原则。它是单位投影面积的辐射强度，并定义了从一个区域发射的每固体角度的总功率。单位面积瓦特/立体角:W / m²/老．

光度

与光谱辐射测量法和辐射测量法不同，光度法原理是根据一般人眼的反应来测量光。这个响应称为光度函数V_λ．

发光的权力为辐射功率的光度当量，用流明表示:lm。通常，发光功率是用积分球测量的，类似于它的光谱辐射当量。

照度是用与余弦校正器集成的光测量装置测量的。数值对应每平方米流明的数量:lm / m²，也被称为lux。

发光强度为辐射强度的光度当量，用坎德拉表示:cd．此单元通常用于测量定向光源的亮度，例如射灯。

均匀表面的亮度，如显示器是指定使用亮度。亮度通常用坎德拉每平方米来表示:cd /米²这相当于nit——目前使用较少的单位。

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