光度计 Photometers

2022-11-10 09:23:25 浏览:215

定义

用于测量光特性(如辐照度或照度)或物体光学特性的仪器。

术语光度计用于一系列仪器,人们可以使用这些仪器测量光的某些特性,所有这些特性都与光能或感知亮度或物体的相关特性有关。

辐射测量用光度计

在辐射测量的背景下,人们处理光或其他类型的电磁辐射的物理特性 - 与它们对人眼的可见性无关。 这意味着辐射光度计不仅可以应用于可见光,还可以应用于红外和紫外线。 使用不同种类的光度计测量的典型目标量是:

  • 用SI单位W/m2表示的辐照度,在激光技术中通常称为光强
  • 辐射通量,也称为光功率,单位为瓦特。

对于给定的光学波长,来自光源或辐照度的辐射通量可以简单地使用校准的硅光电二极管进行测量。 在总辐射通量的情况下,所有入射光都应在光电探测器的有效区域内。 为了测量辐照度,探测器的有效区域应放置在辐照度大致均匀的区域内。

对于宽带光源,具有平坦的光谱响应非常重要,即在相关波长范围内具有恒定的响应度。 如果光电探测器本身没有如此平坦的光谱响应,则可以配备合适的滤光片。 由此产生的近似平坦响应度当然会低于裸光电探测器的响应度。

此外,还有用于测量物体光学特性的光度计,例如它们的透射率、反射率或光散射程度。 例如,可以通过比较插入和不插入物体(例如,比色皿中的某些液体溶液)的透射强度来测量某些部分透明物体的分数光通量。 使用比尔-朗伯定律,可以测量液体样品中吸收物质的浓度。

光度计

图1:一种多功能仪器,也可用作光度计(照度计),在桌子上显示照度。

光度法处理光的感知亮度。 感兴趣的典型数量是:

  • 总光通量,例如由光源发出,以流明 (lm) 为单位,
  • 照度,即单位面积照射在表面上的光通量,用单位勒克斯(lx)或lm/m2(流明每平方米)表示
  • 发光强度,即每个立体角的光通量。

这些量与辐射通量、辐照度和辐射强度有关,但不同波长分量的贡献用光度函数加权,该函数考虑了人眼的波长依赖性灵敏度。

与辐射测量一样,宽带光的光度测量需要对光电探测器的响应度具有适当的波长依赖性。 然而,在这种情况下,响应度不应该是恒定的,而是反映人眼的亮度功能。 这可以通过为光电探测器配备合适的滤光片来实现。

光度计的一个常见应用是在工作场所测量照度。 例如,建议在办公桌上放置大约 500 lx,例如在处理文档时。 相比之下,全阳光大约相当于 100,000 lx。

另一个应用是测量光源发出的总光通量。 对于激光束,这很简单,因为发射的总光通量可以很容易地发送到光电探测器,例如以功率计的形式。 对于向各个方向辐射但不均匀的光源,可能需要积分球光度计。 对于在所有方向上具有均匀发射的光源,总光通量可以简单地计算为照度的乘积,在距光源一定距离d处测量,并且面积4π天2.

光谱分辨测量

分光光度法表示光谱分辨测量的方法。分光光度计是用于测量物体或物质的波长相关反射或透射特性的仪器。 此外,还有用于测量光源光谱的光谱仪。

如果只需要颜色数据,而不是全光谱数据,则可以使用某种类型的色度计。

光学器件

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