光电测量的光学基础讲稿.ppt

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1、关于光电测量的光学基础第一页，讲稿共六十页哦2第二页，讲稿共六十页哦光谱光谱-光波频段的电磁波谱光波频段的电磁波谱 紫外紫外 可见光可见光 红外红外可见光谱可见光谱 X射线（射线（X光）：光）：10100nm一、一、物理光学基础物理光学基础3第三页，讲稿共六十页哦波动性波动性粒子性粒子性-干涉、衍射、偏振干涉、衍射、偏振-光电效应（物质相互作用）光电效应（物质相互作用）光由光子组成，每个光子能量光由光子组成，每个光子能量仅与光的频率有关：仅与光的频率有关：2.光的波粒二象性：光的波粒二象性：电磁波方式传播的粒子电磁波方式传播的粒子普朗克常数普朗克常数3410626196.6h4第四页，讲稿共六

2、十页哦二、二、光度的基本物理量光度的基本物理量1）光通量（）光通量（v）-光功率（与辐射通量光功率（与辐射通量 e对应）对应）单位：流明（单位：流明（lm）瓦（瓦（W）光通量与辐射通量之间的关系：光通量与辐射通量之间的关系：Km-光功当量光功当量（人眼在明视条件下，波长（人眼在明视条件下，波长555nm时，光辐射产生的光时，光辐射产生的光感觉效能）感觉效能）=683lm/W（理论计算值）（理论计算值）视见函数视见函数)(V是光源发光强度和光线在物体是光源发光强度和光线在物体表面的照度以及物体表面呈现表面的照度以及物体表面呈现的亮度的总称的亮度的总称5第五页，讲稿共六十页哦2)光量（光谱光能光量

3、（光谱光能Qv）-光的能量（与辐射能光的能量（与辐射能Qe相对应）相对应）单位：流明单位：流明 秒（秒（lm s）-光通量对时间的积分光通量对时间的积分焦耳（焦耳（J）二、二、光度的基本物理量光度的基本物理量6第六页，讲稿共六十页哦-点辐射源在给定方向的单位立体角内辐射的光通量点辐射源在给定方向的单位立体角内辐射的光通量3）光强度（）光强度（Iv）1坎德拉相当于均匀点光源在单位立体角内发出坎德拉相当于均匀点光源在单位立体角内发出1流明的光通量。流明的光通量。单位：单位：坎德拉（坎德拉（lmsr-1=candla=cd）二、二、光度的基本物理量光度的基本物理量7第七页，讲稿共六十页哦光通量与发光

4、强度之间的关系：光通量与发光强度之间的关系：-发光强度为发光强度为Iv的光源在一定立体角内的辐射通量。的光源在一定立体角内的辐射通量。所有方向上的发光强度相同时：所有方向上的发光强度相同时：立体角立体角 内的光通量：内的光通量：所有方向所有方向的光通量：的光通量：二、二、光度的基本物理量光度的基本物理量8第八页，讲稿共六十页哦4）光亮度（）光亮度（Lv）-光强度光强度dIv与面元与面元dS在垂直于发光强度方向平面上的投影面积之比在垂直于发光强度方向平面上的投影面积之比光源上某点处的面元光源上某点处的面元dS在给定方向的光强度在给定方向的光强度单位：单位：cdm-2 或者或者 lm/srm2 二

5、、二、光度的基本物理量光度的基本物理量9第九页，讲稿共六十页哦5）出射度（）出射度（Mv）-单位面积光源所辐射的光通量单位面积光源所辐射的光通量单位：单位：lmm-26）照度（）照度（Ev）-投射到单位面积上的光通量投射到单位面积上的光通量单位：勒克斯（单位：勒克斯（lx=lmm-2）-接受光的面元上单位面积被辐射的光通量接受光的面元上单位面积被辐射的光通量7）曝光量（）曝光量（Hv）-照度对时间的积分照度对时间的积分单位：单位：lx s二、二、光度的基本物理量光度的基本物理量10第十页，讲稿共六十页哦三、光度学基本定律三、光度学基本定律1、余弦定律（布给定律）、余弦定律（布给定律）任意表面上

6、的照度任意表面上的照度随该表面法线与辐随该表面法线与辐射能传播方向之间射能传播方向之间的夹角余弦变化。的夹角余弦变化。AEvAEvcos AA cosEE 11第十一页，讲稿共六十页哦三、光度学基本定律三、光度学基本定律被光照的表面是理想漫反射表面被光照的表面是理想漫反射表面（朗伯辐射表面）（朗伯辐射表面）朗伯余弦定律朗伯余弦定律dAIL00cosdAIL LL 0cos0II1、余弦定律（布给定律）、余弦定律（布给定律）12第十二页，讲稿共六十页哦三、光度学基本定律三、光度学基本定律2、亮度守恒定律、亮度守恒定律1）光束在同一种介质中传输）光束在同一种介质中传输13第十三页，讲稿共六十页哦三

7、、光度学基本定律三、光度学基本定律2、亮度守恒定律、亮度守恒定律1）光束在同一种介质中传输）光束在同一种介质中传输L1=dI1/(dA1cos1)=d2/(dA1cos1d1)L2=d2/(dA2cos2d2)d1=dA2 cos2/r2 d2=dA1 cos1/r2 L1=L2 14第十四页，讲稿共六十页哦三、光度学基本定律三、光度学基本定律2、亮度守恒定律、亮度守恒定律2）光从一种介质传输到另一种介质）光从一种介质传输到另一种介质考虑折射定律：考虑折射定律：nsin1=nsin2 L1/n2=L2/n2 基本幅亮度守恒基本幅亮度守恒15第十五页，讲稿共六十页哦三、光度学基本定律三、光度学基

8、本定律2、亮度守恒定律、亮度守恒定律3）光传输过程中有光学系统）光传输过程中有光学系统L2=(n2/n1)2 L1光学系统的透射比光学系统的透射比D L0L54第五十四页，讲稿共六十页哦2）摄影物镜）摄影物镜广角物镜广角物镜五、光电测试技术中常用的光学系统五、光电测试技术中常用的光学系统3、摄影光学系统、摄影光学系统fD L0L55第五十五页，讲稿共六十页哦2）摄影物镜）摄影物镜变焦物镜变焦物镜五、光电测试技术中常用的光学系统五、光电测试技术中常用的光学系统3、摄影光学系统、摄影光学系统通过轴向移动一个或通过轴向移动一个或多个子光组从而改变多个子光组从而改变光学间隔来改变焦距光学间隔来改变焦距

9、f=f1f2/56第五十六页，讲稿共六十页哦五、光电测试技术中常用的光学系统五、光电测试技术中常用的光学系统4、投影光学系统、投影光学系统1)1)光路原理光路原理通过透射光或反射光照明被测物体，以一定倍率的物镜将物成像到影屏上通过透射光或反射光照明被测物体，以一定倍率的物镜将物成像到影屏上57第五十七页，讲稿共六十页哦五、光电测试技术中常用的光学系统五、光电测试技术中常用的光学系统4、投影光学系统、投影光学系统1)1)投影系统的主要技术参数投影系统的主要技术参数（1）垂轴放大率）垂轴放大率x2)1(Lf零件的允许测量误差零件的允许测量误差标准轮廓的绘制精度标准轮廓的绘制精度物象共轭距物象共轭距58第五十八页，讲稿共六十页哦五、光电测试技术中常用的光学系统五、光电测试技术中常用的光学系统4、投影光学系统、投影光学系统1)1)投影系统的主要技术参数投影系统的主要技术参数（2）视场）视场一般用线视场表示，决定被测零件的尺寸范围。一般用线视场表示，决定被测零件的尺寸范围。视场光阑是影屏框，视场光阑是影屏框，其有效直径除以物镜放大率所得的商即为物方线视场。其有效直径除以物镜放大率所得的商即为物方线视场。影屏大小固定，影屏大小固定，物镜放大率越大，线视场越小。物镜放大率越大，线视场越小。59第五十九页，讲稿共六十页哦感谢大家观看感谢大家观看9/4/2022第六十页，讲稿共六十页哦