工程光学第六章课件.ppt

1、第六章第六章 辐射度学和光度学基础辐射度学和光度学基础制作人：郭婧南京工程学院自动化学院 辐射度学：物理现象辐射度学：物理现象 光度学：视觉问题光度学：视觉问题视见函数视见函数南京工程学院自动化学院第一节、立体角的意义及其在光度学第一节、立体角的意义及其在光度学 中的应用中的应用定义：一个任意形状的封闭锥面内所包含的定义：一个任意形状的封闭锥面内所包含的 空间称为立体角。空间称为立体角。单位：球面度（单位：球面度（Sr）南京工程学院自动化学院重要结论：重要结论：假定一个圆锥面的半假定一个圆锥面的半顶角为顶角为，则该圆锥面，则该圆锥面所包含的立体角的大所包含的立体角的大小为小为 2sin42南京

2、工程学院自动化学院推论：推论：假定离假定离A点点 l l处有一个微面处有一个微面ds，ds的法线的法线ON与与AO的夹角为的夹角为，那么微面对，那么微面对A点所张立体角点所张立体角为为2cosldsd南京工程学院自动化学院 例一、流式细胞光度计原来用数值孔径例一、流式细胞光度计原来用数值孔径NA0.25的显微物镜，为了增加进入测试系的显微物镜，为了增加进入测试系统的光能量，改用统的光能量，改用NA0.5的显微物镜，的显微物镜，试分别求前后两种显微物镜入设光锥对应试分别求前后两种显微物镜入设光锥对应的立体角。的立体角。backback南京工程学院自动化学院解：srunnuunNANA2.0248

3、.14sin448.1418014.325.025.01sin25.02 弧度弧度即即由于由于1、2、srnuNA842.05.0 时时当当同样方法同样方法当数值孔径增加一当数值孔径增加一倍时，对应的立体倍时，对应的立体角约是前者的角约是前者的4倍倍南京工程学院自动化学院第二节、辐射度学基本量（辐射量）第二节、辐射度学基本量（辐射量）1、辐射能、辐射能 单位：单位：J2、辐射通量辐射通量 单位：单位：W3、辐射强度辐射强度 单位单位eQtQeeddeeISrW南京工程学院自动化学院4、辐射出射度辐射出射度 单位：单位：5、辐射照度辐射照度 单位：单位：6、辐射亮度辐射亮度 单位：单位：dSdM

4、eedSdEeecosdSdddSILenee2mW2mW)(2mSrW南京工程学院自动化学院辐射通量：辐射通量：单位时间内通过的辐射能量的多少单位时间内通过的辐射能量的多少 大部分辐射体的电磁波辐射，都有一定的波长大部分辐射体的电磁波辐射，都有一定的波长范围，通常用下图所示的光谱密度曲线来表示辐射范围，通常用下图所示的光谱密度曲线来表示辐射体的辐射通量按波长分布的特性体的辐射通量按波长分布的特性 dee0光谱密度曲线光谱密度曲线backback南京工程学院自动化学院辐射强度：辐射强度：单位立体角内辐射通量的大小。单位立体角内辐射通量的大小。表征辐射体在不同方向上的辐射特性表征辐射体在不同方向

5、上的辐射特性ddeeIbackback南京工程学院自动化学院辐射出射度：辐射出射度：单位面积辐射通量的大小单位面积辐射通量的大小 表征辐射体表面不同位置的辐射特性表征辐射体表面不同位置的辐射特性dSdMeebackback南京工程学院自动化学院辐射照度：辐射照度：单位面积接收辐射通量的大小单位面积接收辐射通量的大小 表征辐射体表面不同位置的接收辐射特性表征辐射体表面不同位置的接收辐射特性dSdEeebackback南京工程学院自动化学院辐射亮度：辐射亮度：单位面积单位立体角内的辐射通量单位面积单位立体角内的辐射通量 表征了辐射体表面不同位置不同方向上表征了辐射体表面不同位置不同方向上 的辐射特

6、性的辐射特性cosdSdddSILeneebackback南京工程学院自动化学院第三节第三节 人眼的视见函数人眼的视见函数 光度学中为了表示人眼对不同波长辐射的敏感度光度学中为了表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别，定义一个函数差别，定义一个函数 ，称为视见函数。，称为视见函数。对人眼最灵敏的波长对人眼最灵敏的波长555nm的视见函数规定的视见函数规定为为1，即，即V（555）1。假定人眼同时观察两个位在相同距离上的辐射体假定人眼同时观察两个位在相同距离上的辐射体A和和B，这两个辐射体在观察方向上的辐射强度，这两个辐射体在观察方向上的辐射强度相等，相等，A辐射的电磁波波长为辐射的电磁波波长为，B

7、辐射的波长为辐射的波长为555nm，人眼对，人眼对A的视觉强度与人眼对的视觉强度与人眼对B的视觉强的视觉强度之比，作为度之比，作为波长的视见函数波长的视见函数V()(V南京工程学院自动化学院光线颜色光线颜色波长（波长（nm）V（）光线颜色光线颜色波长（波长（nm）V（）紫紫4000.0004黄黄5800.8700紫紫4100.0012黄黄5900.7570靛靛4200.0040橙橙6000.6310靛靛4300.0116橙橙6100.5030靛靛4400.0230橙橙6200.3810蓝蓝4500.0380橙橙6300.2650蓝蓝4600.0600橙橙6400.1750蓝蓝4700.0910

8、橙橙6500.1070蓝蓝4800.1390红红6600.0610蓝蓝4900.2080红红6700.0320绿绿5000.3230红红6800.0170绿绿5100.5030红红6900.0082绿绿5200.7100红红7000.0041绿绿5300.8620红红7100.0021黄黄5400.9540红红7200.00105黄黄5500.9950红红7300.00052黄黄5551.0000红红7400.00025黄黄5600.9950红红7500.00012黄黄5700.9520红红7600.00006明视觉明视觉视见函数标准视见函数标准南京工程学院自动化学院明视觉视见函数示意图明视觉

9、视见函数示意图1.0南京工程学院自动化学院第四节第四节 光度学中的基本量光度学中的基本量1、光通量：光通量：可见光对人眼的视觉刺激程度可见光对人眼的视觉刺激程度 单位：单位：lm 2、光强度：光强度：单位：单位：cdddI南京工程学院自动化学院3、光出射度光出射度4、光照度光照度5、光亮度光亮度dSdMdSdEcosdSdddSILn南京工程学院自动化学院光通量：光通量：就是按人眼的视觉强度来度量的辐射通就是按人眼的视觉强度来度量的辐射通量。量。根据定义，人眼产生的视觉强度与辐射通量 和视见函数V()成正比。单位：流明（lm）C为单位换算常数ededVCd)(backback南京工程学院自动化

10、学院光强度：光强度：我们把人眼接收到的光通量我们把人眼接收到的光通量d与辐射与辐射体对人眼所张的立体角体对人眼所张的立体角d之比称为光强度之比称为光强度 光强度表示在指定方向上的光源发光光强度表示在指定方向上的光源发光的强弱。的强弱。ddI南京工程学院自动化学院坎（德拉）：坎（德拉）：光强度的单位光强度的单位 为光度学中最基本的单位为光度学中最基本的单位定义：定义：如果发光体发出的电磁波频率如果发光体发出的电磁波频率 5401012Hz的单色辐射的单色辐射 （555nm），且在此方向），且在此方向 上的辐射强度为（上的辐射强度为（1/683）W/sr。则该发光体在该方向上的发光强度则该发光体在

11、该方向上的发光强度 为为1cd（坎德拉）（坎德拉）南京工程学院自动化学院C：单位换算常数：单位换算常数式中：式中：V（555）1，Ie=(1/683)W/sr，I1cd所以：所以：C=683(cdsr)/W 1lm=1cdsreeIVCddVCdd)()(I南京工程学院自动化学院光谱光视效能：光谱光视效能：表征了波长表征了波长的辐射通量对眼睛产生的辐射通量对眼睛产生 光通量的能力光通量的能力辐射通量与光通量的关系：辐射通量与光通量的关系：)()(VCKdKdKdee000)()(南京工程学院自动化学院光视效能：光视效能：单位为：单位为：lm/W表示辐射体消耗表示辐射体消耗1W功率所发出的流明数

12、功率所发出的流明数00)(ddKKeee南京工程学院自动化学院光源种类光源种类光视效能光视效能(lm/W)光源种类光源种类光视效能光视效能(lm/W)钨丝灯（真空）钨丝灯（真空）89.2日光灯日光灯2741钨丝灯（充气）钨丝灯（充气）9.2-21高压水银灯高压水银灯3445石英卤钨灯石英卤钨灯30超高压水银灯超高压水银灯4047.5气体放电管气体放电管16-30钠光灯钠光灯60常用光源光视效能常用光源光视效能南京工程学院自动化学院例例1：一个功率为：一个功率为60W的钨丝充气灯泡，假定的钨丝充气灯泡，假定它在各个方向上均匀发光，求它的发光强度。它在各个方向上均匀发光，求它的发光强度。解：根据上

13、表，钨丝灯泡的光视效能为解：根据上表，钨丝灯泡的光视效能为9.2-21lm/W,假假定取它的平均值等于定取它的平均值等于15lm/W，则该灯泡的总光通量，则该灯泡的总光通量为为 由于假定光源向各个方向均匀发光，根据发光强度由于假定光源向各个方向均匀发光，根据发光强度的定义：的定义：lmKe9006015 cdI62.7114.349004 南京工程学院自动化学院例例2、已知光源同时辐射两种光源的光，第、已知光源同时辐射两种光源的光，第一种波长为一种波长为1480nm，辐射通量，辐射通量30W，第，第二种波长为二种波长为2580nm，辐射通量，辐射通量20W试求：试求：1 和和2的光谱光视效能及

14、光通量的光谱光视效能及光通量 该光源的光视效能该光源的光视效能backback南京工程学院自动化学院lmKlmKWsrcdKWsrcdKVKee2.118842021.594)580(11.284830937.94)480(/21.59487.0683)580(/937.94139.0683)480()(683)(580580480480 WlmKeee/65.294580480580480 解：解：1 1、2 2、南京工程学院自动化学院例例3、射入屏幕的光为波长为、射入屏幕的光为波长为600nm的红光，的红光，其光通量为其光通量为1000lm试求：试求：600nm的光谱光视效能的光谱光视效能

15、 屏幕在一分钟内接收的辐射能量屏幕在一分钟内接收的辐射能量backback南京工程学院自动化学院WsrcdK/431631.0683)600(JtQWKWsrcdKlmee9.1326032.232.2)(/431)(1000 且且解：解：1 1、2 2、南京工程学院自动化学院光出射度（单位：光出射度（单位：lx）：表征发光表面单位面积发出的光通量表征发光表面单位面积发出的光通量 dSdMbackback南京工程学院自动化学院光照度（单位光照度（单位lx）：）：表示被照明表面单位面积上接收的光通量。表示被照明表面单位面积上接收的光通量。dSdE南京工程学院自动化学院例例4：（书：（书P109）

16、利用下图所示照明器，在）利用下图所示照明器，在15m远的地方照明直径为远的地方照明直径为2.5m的圆，要求的圆，要求达到平均照度为达到平均照度为50lx，聚光镜的焦距为，聚光镜的焦距为150mm，通光直径为，通光直径为150mm。试求灯泡。试求灯泡的发光强度和灯泡通过聚光镜成像后在照的发光强度和灯泡通过聚光镜成像后在照明范围内的平均发光强度，以及灯泡的功明范围内的平均发光强度，以及灯泡的功率和位置。率和位置。南京工程学院自动化学院backback南京工程学院自动化学院光亮度：光亮度：表示发光表面不同位置不同方向的发光特性表示发光表面不同位置不同方向的发光特性cosdSdddSILn南京工程学院

17、自动化学院例例5：有一均匀磨沙球形灯，它的直径为：有一均匀磨沙球形灯，它的直径为17cm，光通量为光通量为200lm，求该球形灯的光亮度，求该球形灯的光亮度解：解：23222/1071027.2R15.1594mcddSILmdSdSdSILcdInnnn 灯灯的投影面积）的投影面积）为发光强度垂直方向上为发光强度垂直方向上（南京工程学院自动化学院第五节第五节 光照度公式和发光强度余弦定律光照度公式和发光强度余弦定律一、光照度公式一、光照度公式 被照明物体表面的光照度和光源在照明方向上的发光强被照明物体表面的光照度和光源在照明方向上的发光强度度I及被照明表面的倾斜角及被照明表面的倾斜角的余弦成

18、正比与距离的平方成的余弦成正比与距离的平方成反比反比2coslIdSdE南京工程学院自动化学院二、发光强度余弦定律二、发光强度余弦定律 表示发光体在表示发光体在各方向上亮度相同各方向上亮度相同时，不同方向时，不同方向上的发光强度变化规律。上的发光强度变化规律。cos0II 南京工程学院自动化学院假定发光面光亮度为假定发光面光亮度为L，则它在半顶角，则它在半顶角u内辐射的内辐射的总光通量为总光通量为 uLdS2sin南京工程学院自动化学院若发光面单面发光则：若发光面单面发光则：若发光面双面发光则：若发光面双面发光则：LdSLdS2南京工程学院自动化学院例例1、直径、直径20mm的标准白板，在与板

19、面法的标准白板，在与板面法线方向成线方向成30o方向测得的发光强度为方向测得的发光强度为1cd，求：求：1、标准白板在与法线成、标准白板在与法线成60方向上的发光方向上的发光 强度强度 2、白板的光亮度、白板的光亮度 3、白板在半顶角、白板在半顶角u15的圆锥内辐射的的圆锥内辐射的 光通量光通量 4、白板辐射的总光通量、白板辐射的总光通量南京工程学院自动化学院cdIIcdIIII577.060cos15.130coscos6000 2220/1066.3)02.0(15.1mcddSIL lmuLdS242.0sin2 lmLdS163.3 总总解：解：1 1、2 2、3 3、4 4、南京工程

20、学院自动化学院例例2、一只功率为、一只功率为5mw的氦氖激光器，光源的氦氖激光器，光源光视效能为光视效能为152lm/W，发光面直径为，发光面直径为1mm发散角（光束半顶角）为发散角（光束半顶角）为1mrad，求求 1、激光器的总光通量、激光器的总光通量 2、发光强度、发光强度 3、激光器发光面的光亮度、激光器发光面的光亮度 4、激光束在、激光束在5m远的屏幕上产生的光照度远的屏幕上产生的光照度南京工程学院自动化学院lmKe76.0005.0152 cduuI5221042.276.02sin476.0 21125/1008.3)0005.0(1042.2mcddSILn lxlIE32106

21、8.9 解：解：1 1、2 2、3 3、4 4、南京工程学院自动化学院第六节第六节 全扩散表面的光亮度全扩散表面的光亮度定义：如果被照明表面在各个方向上的光定义：如果被照明表面在各个方向上的光亮度是相同的，称这样的表面为全扩散亮度是相同的，称这样的表面为全扩散表面。表面。设一个全扩散表面的光照度为设一个全扩散表面的光照度为E，该表面，该表面的漫反射系数为的漫反射系数为，则该表面的光亮度，则该表面的光亮度为：为：EL1南京工程学院自动化学院照明表面照明表面漫反射系数漫反射系数照明表面照明表面漫反射系数漫反射系数氧化镁氧化镁96粘土粘土16石灰石灰91月亮月亮1020雪雪78黑土黑土510白纸白纸

22、7080黑呢绒黑呢绒14白沙白沙25黑丝绒黑丝绒0.21物体表面的漫反射系数物体表面的漫反射系数南京工程学院自动化学院例例1、发光强度为、发光强度为100cd的白炽灯泡照射在墙壁上，的白炽灯泡照射在墙壁上，墙壁和光线照射方向的距离为墙壁和光线照射方向的距离为3m，墙壁的漫反射，墙壁的漫反射系数为系数为0.7，求与光线照射方向相垂直的墙面上的，求与光线照射方向相垂直的墙面上的光照度及墙面的光亮度。光照度及墙面的光亮度。解：解：22/48.211.117.0111.119100cosmcdELlxlIE 南京工程学院自动化学院结论：当被照明表面的光照度给定时，光结论：当被照明表面的光照度给定时，光

23、亮度与漫反射系数成正比，墙面越白，漫亮度与漫反射系数成正比，墙面越白，漫反射系数值越大，屋子显得越亮反射系数值越大，屋子显得越亮南京工程学院自动化学院第七节 光学系统中光束的光亮度光学系统中光束光亮度的普通关系式为光学系统中光束光亮度的普通关系式为02233222211LnLnLnLnLkk 式中式中n n1 1、n2、nk为不同介质的折射率为不同介质的折射率，L1、L2、Lk为相应介质中光束的光亮度，为相应介质中光束的光亮度，L0称为折合光亮度。称为折合光亮度。结论：如果不考虑光能损失，则位于同一条光线上结论：如果不考虑光能损失，则位于同一条光线上的所有各点，在该光线传播的方向上折合光亮度不

24、的所有各点，在该光线传播的方向上折合光亮度不变变南京工程学院自动化学院几种不同情况讨论：n1=n2,L1=L2=L0.表示光在均匀介质中传播时，光亮度不变，实际光亮度等于折合光亮度。n1=-n2,L1=L2=L0.表示光束在两物质分界面反射，光亮度不变，实际光亮度等于折合光亮度。n1n2，表示光束从折射率为n1的 介质折射进入折射率为n2的介质中，折射光束的光亮度L2和入射光束的光亮度L1之间的关系。121222LnnL 南京工程学院自动化学院 理想成像时，由物点理想成像时，由物点A发出的光线均通过像点发出的光线均通过像点A，因此，物像光亮度，因此，物像光亮度L、L之间存在关系之间存在关系2)

25、(nnLL 2)(nnLL 若计算光能损失，透过率为 南京工程学院自动化学院第八节第八节 像平面的光照度像平面的光照度一、轴上点的光照度公式一、轴上点的光照度公式 假定物平面轴上物点假定物平面轴上物点A的光亮度为的光亮度为L，且各，且各方向上的光亮度相同，相应的像平面上方向上的光亮度相同，相应的像平面上A点的点的光亮度为光亮度为L，像平面上光轴周围微小面积，像平面上光轴周围微小面积dS,如下图所示：如下图所示：南京工程学院自动化学院所以像平面周围微小面积dS所输出的光通量为max2sin uSdL max20sin uLSdE max220sin)(unnLEmax20sin uLE 光轴周围

26、像平面的光照度为带入物像空间的光亮度公式得物像空间折射率相等则：南京工程学院自动化学院二、轴外像点光照度公式二、轴外像点光照度公式 像平面上每一点对像平面上每一点对应的光束都充满了整个应的光束都充满了整个出瞳，光学系统的出瞳出瞳，光学系统的出瞳好像一个发光面，照亮好像一个发光面，照亮了像平面上的每一点，了像平面上的每一点，出瞳射向像平面上不同出瞳射向像平面上不同像点的光束是由物平面像点的光束是由物平面上不同的对应点发出的，上不同的对应点发出的，如果物平面的光亮度是如果物平面的光亮度是均匀的，则出瞳射向不均匀的，则出瞳射向不同方向上的光束光亮度同方向上的光束光亮度也是相同的。也是相同的。经公式推

27、导得 40cosEE南京工程学院自动化学院例：用一投影物镜将荧光屏上的图像放大20倍成像在屏上，假定物镜焦距为150mm，相对孔径为1：1，透过率为0.8，要求屏幕中心的光照度不小于30lx，求荧光屏的光亮度多大？南京工程学院自动化学院解：max20sin uLE 264.1,028.0201212uutgutgtgufDtguutgfhnntguutgn又由24max20/101.2sinmcduEL 南京工程学院自动化学院例：有一广角物镜，视场角例：有一广角物镜，视场角100，视场，视场中心光亮度为中心光亮度为100lx，求边缘视场光照度。，求边缘视场光照度。解解：lxEE83.650co

28、s40cos440 南京工程学院自动化学院第九节 照相物镜像平面的光照度和光圈数照相系统简略光路图由像平面上光照度公式由像平面上光照度公式max20sin uLE 在照相系统中在照相系统中fDu 2sinmax20)(4fDLE 南京工程学院自动化学院 其中其中A=D/f称为相对孔径称为相对孔径，表征了照相机的重表征了照相机的重要光学特性。要光学特性。照相物镜的孔径光阑（即照相物镜的孔径光阑（即D）是可变的，可以根据镜圈上）是可变的，可以根据镜圈上的刻度值来改变物镜的孔径，分度的方法一般按每一刻度值的刻度值来改变物镜的孔径，分度的方法一般按每一刻度值对应的像平面的照度依次减小一半，所以相对孔径

29、按对应的像平面的照度依次减小一半，所以相对孔径按 等比级数变化。等比级数变化。21 镜圈上的刻度值并不是相对孔径，而是相对镜圈上的刻度值并不是相对孔径，而是相对孔径的倒数孔径的倒数DfF F称为光圈数称为光圈数南京工程学院自动化学院 假定照相物镜像平面光照度为假定照相物镜像平面光照度为E，曝光，曝光时间为时间为t，底片上单位时间的曝光量，底片上单位时间的曝光量tEH 南京工程学院自动化学院例：在晴朗的白天进行外景摄影，要求天空在底片上的曝光量为0.4lxs，假定曝光时间为t=1/100s，物镜的透过率为0.85.问选用多大光圈数？解：lxEstEtH4001.0 其中其中由由85.05000c

30、d/mL2 且且又白天的光亮度为又白天的光亮度为1.91 fD南京工程学院自动化学院第十节 人眼的主管光亮度主观光亮度：主观光亮度：外界物体通过眼睛成像在视网外界物体通过眼睛成像在视网膜上，刺激视神经细胞引起视觉，由于刺膜上，刺激视神经细胞引起视觉，由于刺激的强度不同，而产生亮暗的感觉，我们激的强度不同，而产生亮暗的感觉，我们把这种刺激强度称为主观光亮度。把这种刺激强度称为主观光亮度。根据视网膜上成像的情况，将外界的物体根据视网膜上成像的情况，将外界的物体分成分成2类：类：1、发光点发光点 2、发光面发光面南京工程学院自动化学院一、发光点定义：假定物体对眼睛的视角很小，在网膜上所成的像小于一个

31、视神经细胞的直径，这称为发光点。南京工程学院自动化学院由于发光点的像小于一个视神经细胞的直径，对该细胞刺激的强度取决于它所接收的光通量。224laIIdd 结论：发光点的情况，主观光亮度和光源的发光强度结论：发光点的情况，主观光亮度和光源的发光强度I以及瞳孔以及瞳孔直径的平方成正比，与光源到眼睛的距离成反比直径的平方成正比，与光源到眼睛的距离成反比南京工程学院自动化学院二、发光面定义：物体较大在视网膜上所成的像有较大面积，这称为发光面。南京工程学院自动化学院 发光面在视网膜上所成的像具有一定的大小，发光面在视网膜上所成的像具有一定的大小，对于视神经细胞刺激的强度取决于网膜上单位面积对于视神经细

32、胞刺激的强度取决于网膜上单位面积所受的光通量，即光照度。所受的光通量，即光照度。像平面光照度公式：max20sin uLE 其中fau 2sinmax336.1 n2)(4.1faLE 结论：同时观察结论：同时观察2个发光面，瞳孔的直径个发光面，瞳孔的直径a相同，不论相同，不论物体的距离如何，感觉明亮的发光面亮度一定大。物体的距离如何，感觉明亮的发光面亮度一定大。南京工程学院自动化学院例：有2个灯泡A和B，离人眼的距离分别为5m和10m，此时人眼感觉灯泡一样亮，问A、B的发光强度是否相等，二者发光强度应满足什么关系？解：41II44422BA222222 BABBAAlllaIlaIdlaId

33、解得解得 南京工程学院自动化学院思考：我们晚上看天空的星星，有的亮有的暗，是否说明亮的星星光亮度大？为什么？当我们白天看到天空的白云比蓝天亮，这里所说的亮是指什么？答：不能说明星星的光亮度大，星星是点光源，点光源对人眼产生的主观光亮度是以进入人眼的光通量的多少有关系，而光通量的大小又与点光源与人眼之间的距离有关，与光亮度没有必然的联系；白天白云比蓝天要亮，这里的亮确实是指光亮度。南京工程学院自动化学院第十一节 通过望远镜观察时的主观光亮度一、发光点一、发光点 与出瞳直径与瞳孔的大小有关与出瞳直径与瞳孔的大小有关 ）DaDa，南京工程学院自动化学院假定仪器的入瞳为D,光强为I，观察点离观察者距离

34、为l。此时所有进入望远镜的光线都能进入人眼产生主观光亮度。则进入望远镜的光通量为224lDId 仪仪224lDId 仪仪仪仪最终进入人眼的光通量为最终进入人眼的光通量为南京工程学院自动化学院分析：分析：眼睛能够感觉发光点的存在，必须接收到一定的光通量，当d仪和物点的光强I一定时，观察距离l和物镜口径D成正比。结论：使用望远镜后，有可能大大增加观察结论：使用望远镜后，有可能大大增加观察距离。距离。在一定的观察距离l内望远镜的口径D越大，I可以越小。结论：使用大口径的望远镜能看到更微弱的结论：使用大口径的望远镜能看到更微弱的光。光。南京工程学院自动化学院通过人眼直接观察发光点接收到的光通量为通过望

35、远镜观察发光点，最终进入人眼的光通量为224laIIdd 224lDId 仪仪仪仪2)(aDdd仪仪仪仪 结论：在观察点光源时望远镜结论：在观察点光源时望远镜入瞳直径入瞳直径D较大可以大大提高人较大可以大大提高人眼的主观光亮度。眼的主观光亮度。南京工程学院自动化学院)D)Da 当仪器的出瞳直径当仪器的出瞳直径Da时，能够进入人眼的时，能够进入人眼的有效光束由眼睛的瞳孔决定，这时有效的入射有效光束由眼睛的瞳孔决定，这时有效的入射光束的口径为光束的口径为Da由于望远镜部分内容尚未讲解，这里我们先记结论。南京工程学院自动化学院经过望远镜观察的主观光亮度和人眼直接观察的主观光亮度之比为：2 仪仪仪仪

36、dd这里 指的是望远镜的透过率，指的是望远镜的放大率，1。仪仪 结论：当仪器的出瞳直径大于眼睛的瞳孔直径时，如结论：当仪器的出瞳直径大于眼睛的瞳孔直径时，如果忽略光能损失，通过望远镜观察点光源时的主观光果忽略光能损失，通过望远镜观察点光源时的主观光亮度等于人眼直接观察时的主观光亮度的亮度等于人眼直接观察时的主观光亮度的 倍，即也倍，即也是起到了放大作用。是起到了放大作用。2 南京工程学院自动化学院总结：总结：望远镜观察望远镜观察点光源点光源产生的主观光亮度情况产生的主观光亮度情况时，无论望远镜的出瞳直径与人眼瞳孔直时，无论望远镜的出瞳直径与人眼瞳孔直径的关系如何，望远镜都能起到提高人眼径的关系如何，望远镜都能起到提高人眼观察的主观光亮度的作用。观察的主观光亮度的作用。南京工程学院自动化学院二、面光源二、面光源 具体原因不作探讨，仅记结论。结论：当使用望远镜观察结论：当使用望远镜观察发光面发光面时的主观光时的主观光亮度永远小于眼睛直接观察时的主观光亮亮度永远小于眼睛直接观察时的主观光亮度。度。