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Basic knowledge

2011.07.15
辐射度量 基础知识

 辐射度量是用能量单位描述辐射能的客观物理量。光度量是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小的度量。即光度量是具有平均人眼视觉响应特性的人眼所接收到的辐射量的度量。因此,辐射度量和光度量都可定量地描述辐射能强度,但辐射度量是辐射能本身的客观度量,是纯粹的物理量;而光度量则还包括了生理学、心理学的概念在内。


      很长时间以来,国际上所采用的辐射度量和光度量的名称、单位、符号等很不统一。国际照明委员会(CIE)在1970年推荐采用的辐射度量和光度量单位基本上和国际单位制(SI)一致,并在后来为越来越多的国家(包括我国)所采纳。 下表列出了基本的辐射度量的名称、符号、定义方程及单位、单位符号。


   
 (1) 辐射能(Q)


      简称辐能,描述以辐射的形式发射、传输或接收的能量,单位焦耳(J)。 当描述辐射能量在一段时间内积累时,用辐能来表示,例如:地球吸收太阳的辐射能,又向宇宙空间发射辐射能,使地球在宇宙中具有一定的平均温度,则用辐能来描述地球辐射能量的吸收辐射平衡情况。 为进一步描述辐射能随时间、空间、方向等的分布特性,分别用以下辐射度量来表示。


 (2) 辐能密度(w) 
      定义为单位体积元内的辐射能,即


                            
 (3) 辐射通量(Φ , P )   


      定义为以辐射的形式发射、传输或接收的功率,用以描述辐能的时间特性。实际应用中,对于连续辐射体或接收体,以单位时间内的辐射能,即辐射通量表示。因此,辐能量是一个十分重要的辐射度量。例如,许多光源的发射特性;许多辐射接收器的响应值不取决于辐射能的时间积累值,而取决于辐射通量的大小。


                               
 (4) 辐射强度(I) 
       定义为在给定传输方向上的单位立体角内光源发出的辐射通量,即


                              
       辐射强度描述了光源辐射的方向特性,且对点光源的辐射强度描述具有更重要的意义


 (5) 辐亮度 (L)


       定义为光源在垂直其辐射传输方向上单位表面积单位立体角内发出的辐射通量,即


                                 
      辐亮度在光辐射的传输和测量中具有重要的作用,是光源微面元在垂直传输方向辐强度特性的描述。例如,描述螺旋灯丝白炽灯时,由于描述灯丝每一局部表面(灯丝、灯丝之间的空隙)的发射特性常常是没有实用意义的,而把它作为一个整体,即一个点光源,描述在给定观测方向上的辐射强度;而在描述天空辐射特性时,希望知道其各部分的辐射特性,则用辐亮度可描述天空各部分辐亮度分布的特性。


  (6) 辐射出射度 (M) 
        定义为离开光源表面单位面元的辐射通量,即


                                  
        面元所对应的立体角是辐射的整个半球空间。例如,太阳表面的辐射出射度指太阳表面单位表面积向外部空间发射的辐射通量。

 
  (7) 辐照度 (E) 
        定义为单位面元被照射的辐射通量,即


                                  
        辐照度和辐射出射度具有相同的定义方程和单位,但却分别用来描述微面元发射和接收辐射通量的特性。如果一个表面元能反射入射到其表面的全部辐射通量,那么该面元可看作是一个辐射源表面,即其辐射出射度在数值上等于照射辐照度。


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