光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算

第8章　光度学的基本概念与光学系统中光能损失的计算

在第一篇中，用几何光线的方法讨论了光学系统成像的规律，即物像的位置、大小等的对应关系。从物理学的能量观点看，光线即代表传输光能量的几何线，光线的方向就代表光能的传输方向。因此，前面所研究的成像问题，实质上只解决了光能的传输方向，但并未涉及光学系统中光能量传递与变化的数量规律。从光学系统的本质作用看，它就是一个光能的传输系统，光能量从物体（光能的辐射源）发出，经过大气等中间介质和光学系统，最后被接收器（人眼、感光底片、光电元件等）所接收。从光学系统的成像来说，除应满足一定的几何尺度要求（一定的位置和大小）和像质要求（成像清晰、无畸变……）外，还必须保证所成的像有足够的亮度，即光学系统应使足够的光能量到达像面（接收器）。因此，光学系统传递光能的强弱情况，是光学系统的又一重要性能指标。本章即着重研究光学系统传输光能量的数量规律。应该指出，根据能量守恒定律，一般光学系统只能“传递”或“再分配”光能，但却不能“增加”、“再生”光能。因此，我们所关心和研究的问题就是，分析光能量传递过程中影响其变化的因素和规律，以及如何有效地利用光能量、减少传递过程中的能量损失，以保证最终像面上获得所必须的光能量。

为研究上述规律，本章将首先介绍光度学的基本概念、有关基本量的定义及度量单位，给出有关计算的基本公式；进而研究光束在介质和光学系统中传输的亮度变化规律以及透过系统的光能量计算；最后研究像面上的照度分布规律和人眼通过仪器观察时的主观亮度。

本章有关辐射度量和光度量的定义、符号、单位等都尽可能按现行国家标准GB3102.6－93《光及有关电磁辐射的量和单位》进行了统一，该标准系等效采用国标标准ISO31/6－1992《量和单位第六部分：光及有关电磁辐射》。