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                                照明基礎概述

                                發布時間: 2018-08-11 19:28   瀏覽次數: 0 作者:Ulike

                                照明基礎概述

                                    光是人們最熟悉的物質之一,通常所說的紫外輻射、可見光及紅外輻射都屬于光的范疇。但是并不是所有的光都可以被人眼看到,能被人眼看到的只有可見光波段的光,通常是從380nm~780nm(nm:納米 長度單位1nm10-9m),波長大于780nm的為紅外線、無線電等,短于380nm的為紫外線、X射線、γ射線宇宙射線等??梢姽獠糠钟址譃榻獬杉t光、黃光、橙光、綠光、青光、藍光、紫光等七種基本單色光。

                                 


                                 圖2-1可見光在電磁波中的波譜

                                光和其它所有的電磁輻射一樣,在真空中以每秒約30萬千米的速度沿直線傳播。當光通過某種物質時如水或空氣,其傳播速度會減慢。光在真空中的速度和在媒質中的速度比值稱為該媒質的折射率,在折射率不同的兩種媒質的界面上,入射光線產生折射與反射現象。另外光在傳播過程中還會產生散射,漫反射、漫透射現象等等。


                                1.1國際單位制7SI基本單位

                                了解下國際單位制的7SI基本單位,其余所有單位都可以由SI單位和SI單位的倍數和分數單位導出。SI基本單位分別為:長度(m)、質量(kg)、時間(s)、電流(A)、熱力學溫度(K)、物質的量(mol)、發光強度(cd)。

                                1.1.1 長度(m):是在1983年底十七屆國際計量大會定義的,為“光在真空中(1/299792458)秒的時間間隔內所經路徑的長度”。因為光速在真空中的傳播速度是永遠不變的,因而基準米以微觀的自然基準就更加精確了。

                                1.1.2. 質量(kg):千克是唯一的實物基準,1901年第三屆國際計量大會正式定義以90%的鉑和10%的銥所組成的鉑銥合金,制成直徑和高都為39毫米的圓柱體千克原器。

                                    1.1.3. 時間(s)1967年第十三屆國際計量大會決定采用現在秒的定義:“秒是以銫-133原子基態的兩個超精細能級之間躍遷相對應的輻射的9192631770個周期的持續時間”。

                                1.1.4. 電流(A):其定義:“在真空中,界面即可忽略的兩根導線相距1m的無限延長平行園直導線內通以等量恒定電流時,若導線間相互作用里在每米長度上為2×10-7N,則每根導線中的電流為1A”。

                                1.1.5. 熱力學溫度(K):其定義為:“熱力學溫度開爾文是水三相點熱力學溫度的1/273.16”,因為水的三相點固態、液態、汽態三相間平衡時的溫度為0.01℃。

                                1.1.6. 物質的量(mol):“是一個系統的物質的量,該系統中所包含的基本單元(原子、分子、離子、電子及其他粒子,或這些粒子的特定組合)數與0.012kg12的原子數目相等”根據摩爾的定義,對物質的量可以理解為:含6.022045×1023個碳原子,它們的重量是12g,或1mol的碳12原子含有6.022045×1023個碳原子,其質量為12g。同樣1mol的水分子含有6.022045×1023個水分子,則它的質量為18g。

                                1.1.7. 發光強度(cd)1979年第十六屆國際計量大會對坎德拉的定義:“一光源在給定方向上的發光強度,該光源發出的頻率為540×1012HZ的單色輻射,且在此方向上的輻射強度我(1/683)W/sr”,其中頻率為540×1012HZ的輻射波長為555nm,是人眼感覺最靈敏的波長。


                                下表列出了基本的輻射度量的名稱、符號、定義方程及單位、單位符號

                                表2-1基本的輻射度量的名稱、符號、定義方程及單位符號

                                1.2自然基準

                                自然基準所復現的量值不受時間、地點、材料、樣品尺寸、溫度等各種因素的影響,具有很高的復現性和穩定性。在7SI國際單位制中除了質量(kg)是唯一的實物基準,其余均為自然基準。


                                1.3黑體輻射

                                黑體又稱為普朗克輻射體或完全輻射體,就是指這樣一種物體,它能夠在任何溫度下將輻射到它表面上的任何波長的能量全部吸收,而毫無反射和透射的理想物體。即為吸收率為1,而反射率和透射率都為0的物體。


                                理想的黑體是沒有的,但是可造出與其性質極相似的物體。圖2-2所示小孔黑體腔例子??涨粠缀跏侨忾]的,只留下一個小孔,小孔的直徑小于腔體直徑的十分之一,腔的內壁由鉑黑或煤煙等吸收率很高、反射率很小的材料做成.入射光進入小孔后落在這種內壁上,大部分被吸收,少部分被反射而落在內壁的另外部分,再被吸收和反射。  

                                   2-2小孔黑體腔

                                入射后的輻射必須經過內壁的多次反射后才能再透出.由于內壁材料的反射率很小,所以透出的輻射就非常少。也就是說,由于腔內壁的多次反射和吸收的結果,實際上不可能有什么輻射能再透出,因而入射的輻射幾乎被腔體完全吸收,即吸收率接近于1。在日常生活中,我們從外面看到開著不大窗戶的房間幾乎是黑洞洞的,也就是這個道理。


                                黑體的光譜分布特性是由普朗克公式給出:

                                                                                                         式2-1

                                其中:C1=2πhc2=3.741832×10-16(w·m2)

                                      C2=hc/kB=1.438786×10-2(w·K)

                                式中:C1,C2均為常數

                                h=6.63×10-34為普朗克常量,焦.秒;

                                kB1.38×10-23為玻爾茲曼常量,焦/開;

                                c為真空中的光速,299792458/秒。


                                由式2-1可看出可以得到圖2-3所示的黑體輻射的相對光譜能量分布曲線(這里是光譜輻射出度按照波長分布的曲線)。由該圖可見,隨著溫度的升高,曲線下的面積,即黑體的輻射出度迅速增加,峰值輻射的波長λ逐漸減小,即逐漸移向短波。黑體的光譜分布完全取決于它的溫度而與材料、尺寸和表面狀態等無關,只要溫度一定黑體輻射的光譜分布就是一定的。


                                2-3黑體輻射的相對能量分布

                                   在光輻射測量中,常用A光源(2856K)作為原始標準光譜能量分布來標定其它的輻射體,以用作測量標準光譜。

                                 
                                 
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