1、輻射度、光度與色度及其測(cè)量習(xí)題及思考題第一章 輻射度量、光輻射度量基礎(chǔ)1. 通常光輻射的波長(zhǎng)范圍可分為哪幾個(gè)波段？2. 簡(jiǎn)述發(fā)光強(qiáng)度、亮度、光出射度、照度等定義及其單位。3. 試述輻射度量與光度量的聯(lián)系和區(qū)別。4. 人眼視覺(jué)的分為哪三種響應(yīng)？明暗和色彩適應(yīng)各指什么？5. 何為人眼的絕對(duì)視覺(jué)閾、閾值對(duì)比度和光譜靈敏度？6. 試述人眼的分辨力的定義及其特點(diǎn)。7. 簡(jiǎn)述人眼對(duì)間斷光的響應(yīng)特性，舉例利用此特性的應(yīng)用。8. 人眼及人眼腦的調(diào)制傳遞函數(shù)具有什么特點(diǎn)？9. 描述彩色的明度、色調(diào)和飽和度是怎樣定義的，如何用空間紡錘體進(jìn)行表示？10. 什么是顏色的恒常性、色對(duì)比、明度加法定理和色覺(jué)缺陷。11.

2、簡(jiǎn)述揚(yáng)-赫姆霍爾茲的三色學(xué)說(shuō)和赫林的對(duì)立顏色學(xué)說(shuō)。12. 朗伯輻射體是怎樣定義的？其有哪些主要特性？13. 太陽(yáng)的亮度L1.9109 cd/m2，光視效能K100，試求太陽(yáng)表面的溫度。14. 已知太陽(yáng)常數(shù)(大氣層外的輻射照度)E=1.95 cal/min/cm2，求太陽(yáng)的表面溫度(已知太陽(yáng)半徑Rs=6.955105 km，日地平均距離L=1.495109 km)。15. 某一具有良好散射透射特性的球形燈，它的直徑是20cm，光通量為2000lm，該球形燈在其中心下方l=2m處A點(diǎn)的水平面上產(chǎn)生的照度E等于40lx，試用下述兩種方法確定這球形燈的亮度。(1)用球形燈的發(fā)光強(qiáng)度；(2) 用該燈在A

3、點(diǎn)產(chǎn)生的照度和對(duì)A點(diǎn)所張的立體角。16. 假定一個(gè)功率(輻射通量)為60W的鎢絲充氣燈泡在各方向均勻發(fā)光，求其發(fā)光強(qiáng)度。17. 有一直徑d=50mm的標(biāo)準(zhǔn)白板，在與板面法線成45角處測(cè)得發(fā)光強(qiáng)度為0.5cd，試分別計(jì)算該板的光出射度Mv、亮度L和光通量v。18. 一束光通量為620lm，波長(zhǎng)為460nm的藍(lán)光射在一個(gè)白色屏幕上，問(wèn)屏幕上在1分鐘內(nèi)接受多少能量？19. 一個(gè)25W的小燈泡離另一個(gè)100W的小燈泡1m，今以陸米布洛洪光度計(jì)置于兩者之間，為使光度計(jì)內(nèi)漫射“白板”T的兩表明有相等的光照度，問(wèn)該漫射板T應(yīng)放在何處？20. 氦氖激光器發(fā)射出波長(zhǎng)632nm的激光束3mW，此光束的光通量為多少

4、？若激光束的發(fā)散半角1mrad，放電毛細(xì)管的直徑為1mm，并且人眼只能觀看1cd/cm的亮度，問(wèn)所戴保護(hù)眼鏡的透射比應(yīng)為多少？21. 在離發(fā)光強(qiáng)度為55cd的某光源2.2m處有一屏幕，假定屏幕的法線通過(guò)該光源，試求屏幕上的光照度。第二章 熱輻射定律及輻射源1. 根據(jù)物體的輻射發(fā)射率可將物體分為哪幾種類型？2. 試簡(jiǎn)述黑體輻射的幾個(gè)定律，并討論其物理意義。3. 已知太陽(yáng)最大輻射波長(zhǎng)表面溫度0.47m，日地平均距離L1.495108 km，太陽(yáng)半徑Rs6.955105 km，如將太陽(yáng)和地球均近似看作黑體，求太陽(yáng)和地球的表面溫度。4. 當(dāng)T5000K的絕對(duì)黑體在光譜的紅色末端(0.76m)和光譜中央

5、黃綠部分(0.58m)輻射出射度變化了多少倍？5. 已知人體皮膚溫度t=32 C，人體表面積S1.52 m2，皮膚的輻射發(fā)射率0.98，試求人體的總輻射能通量和光譜分布曲線。6. 黑體目標(biāo)和背景的溫度分別為30C和15C，試在35m和814m大氣窗口分別計(jì)算輻射信號(hào)的對(duì)比度。7. 簡(jiǎn)述輻射體的分布溫度、色溫(相關(guān)色溫)、亮溫和輻射溫度的定義，它們的適應(yīng)性以及與真實(shí)溫度的關(guān)系如何？8. 麥爾德MRD量是怎么定義的？9. 為什么雙黑體紅外平行光管的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)？10. 試歸納常見(jiàn)自然輻射源和人工輻射源及其特點(diǎn)。11. 為什么要引入標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)光源，它們之間的關(guān)系是怎樣的？12. 標(biāo)準(zhǔn)照明體A

6、、B、C、E和D是怎樣定義的？13. 在相關(guān)色溫已知的條件下，怎樣確定標(biāo)準(zhǔn)照明體D在色品圖上的色品坐標(biāo)？并進(jìn)一步確定輻射光譜功率分布？14. 要把2000K的白熾燈色溫提高到6000K，求所需色溫變換濾光片的MRD值，并畫(huà)出濾光片在0.2,1.1mm的透過(guò)率曲線。15. 用與14題相同的色溫濾光片把2500K色溫的白熾燈變換為多少色溫的光源？16. 要把6000K色溫的光源變換為A光源所需要的色溫變換濾光片MRD值，并畫(huà)出濾光片在0.2,1.1mm的透過(guò)率曲線。第三章 光輻射探測(cè)器第四章 輻射在空間中的傳輸1. 試導(dǎo)出輻亮度守恒定律和基本輻亮度守恒定律，并分析其物理意義。2. 輻射換熱系數(shù)是怎

7、樣定義的？其具有什么性質(zhì)？3. 如圖1，試求圓環(huán)1到圓環(huán)2的角系數(shù)F12。如果圓環(huán)1是溫度為800K的黑體，其內(nèi)外半徑分別為30mm和40mm，圓環(huán)2的內(nèi)外半徑分別為20mm和25mm，兩環(huán)間距為100mm，求圓環(huán)2接收的輻射通量。矩形環(huán)2圓環(huán)1圓環(huán)2圖1圖3矩形環(huán)1圖24. 如圖2，試求矩形環(huán)1到矩形環(huán)2的角系數(shù)F12。5. 求圖3所示圓柱筒側(cè)壁(面積為A3)到接收器(面積為A1)的角系數(shù)F31。6. 什么是光學(xué)系統(tǒng)的幾何度和基本幾何度？試證明在光學(xué)系統(tǒng)中幾何度不變。7. 光學(xué)系統(tǒng)在像面邊緣與像面中心的輻照度按什么規(guī)律變化？8. 輻射在傳輸介面的反射、透射以及吸收之間存在怎樣的關(guān)系？9. 什

8、么是光滑表面和粗糙表面？為什么說(shuō)這是相對(duì)的概念？10. 在輻射測(cè)量中，按照光入射的方式和觀測(cè)方式應(yīng)怎樣表示反射比？11. 反射因數(shù)和雙向反射分布函數(shù)是怎么定義的？第五章習(xí)題1. 人眼的視細(xì)胞有哪幾類？各有什么特點(diǎn)？2. 光譜光視效率函數(shù)的含義是什么？人眼有幾種光譜光視效率函數(shù)？3. 什么是明適應(yīng)？什么是暗適應(yīng)？什么是色適應(yīng)？4. 簡(jiǎn)述顏色視覺(jué)理論各學(xué)說(shuō)的內(nèi)容。5. 簡(jiǎn)述顏色混合的種類，光色相加混合符合哪些定性的基本規(guī)律？6. 僅當(dāng)波長(zhǎng)=700nm的光照射到一個(gè)黃色物體上時(shí)，該物體呈現(xiàn)什么顏色？7. 光的亮度和光的能量有什么關(guān)系？8. 顏色有哪些基本屬性？各自的含義是什么？顏色立體是怎樣表示顏色

9、的三屬性的？9. 什么是三刺激值？什么是光譜三刺激值？光譜三刺激值有什么意義？10. CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)規(guī)定了幾種標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的光譜三刺激值？各適用于什么情況？11. 什么是CIE標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)？12. 三刺激值的單位是如何確定的？13. 物體色的三刺激值與哪些因素有關(guān)系？14. 已知x(555）=0.3373，y(555）=0.6589，求其光譜三刺激值。15. 求在日光下觀察一塊棕褐色塑料板的色品坐標(biāo)。棕褐色塑料板的光譜輻亮度因數(shù)已由分光光度計(jì)測(cè)出，數(shù)值列于下表中。波長(zhǎng)(nm)樣品波長(zhǎng)(nm)樣品波長(zhǎng)(nm)樣品波長(zhǎng)(nm)樣品波長(zhǎng)(nm)樣品3800.102 4800.454 5800.

10、693 6800.853 7800.625 3900.245 4900.459 5900.741 6900.853 4000.348 5000.478 6000.790 7000.852 4100.419 5100.517 6100.825 7100.851 4200.460 5200.564 6200.845 7200.849 4300.477 5300.616 6300.852 7300.828 4400.475 5400.663 6400.853 7400.790 4500.470 5500.692 6500.853 7500.750 4600.462 5600.691 6600.853

11、 7600.712 4700.455 5700.680 6700.853 7700.680 16. 什么是顏色的寬容量？CIE1964WUV均勻顏色空間色差的單位是什么？它是如何確定的？17. CIE1964WUV均勻顏色空間、CIE1976 Luv、 Lab均勻顏色空間有哪些改進(jìn)之處？為什么在計(jì)算色差時(shí)要注明所用的計(jì)算公式？18. 已知兩色樣的參數(shù)為L(zhǎng)1=70，a1=14，b1=30；L2=72，a2=15，b2=28。求兩色樣的三刺激值、彩度差、色調(diào)差和色差。19. 試根據(jù)人眼的光譜三刺激值在CIE x-y色品圖上繪出人眼的10º視場(chǎng)的光譜軌跡。20. 大多數(shù)不發(fā)光物體表面反射的

12、光譜功率分布不僅與物體本身的光譜反射特性有關(guān)，而且與照明光的光譜功率分布有關(guān)。因此，當(dāng)照明光的光強(qiáng)和色溫改變（也就是光譜功率分布改變）時(shí)，我們對(duì)同一物體的色知覺(jué)也會(huì)發(fā)生變化。現(xiàn)在設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)去測(cè)量照明光的改變對(duì)所觀察物體顏色視覺(jué)的影響。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程是這樣的：將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的色卡放在標(biāo)準(zhǔn)光源箱中，先用D65光源照明色卡，采用分光輻射計(jì)測(cè)量；然后變換照明光源為A光源，再用分光輻射計(jì)測(cè)量。我們得到如下兩份測(cè)試報(bào)告：D65光源照明下：CIE1931: X=70.782，Y=61.477，Z= 107.13; x=0.2957，y=0.2568，z=0.4475CIE/UCS1976: u´=0.

13、2154，v´=0.4210光源照明下：CIE1931: X = 82.661 Y = 62.706 Z = 42.5143 ; x = 0.4400 y = 0.3338 z = 0.2263;CIE/UCS1976: u´=0.2873 v´=0.4904請(qǐng)根據(jù)報(bào)告的內(nèi)容完成以下的計(jì)算和分析：（1）由儀器測(cè)得的色品坐標(biāo)計(jì)算樣品在兩種照明光下色品坐標(biāo)的變化，請(qǐng)用CIE 1976 L*u*v*均勻顏色空間的明度差彩度差飽和度差色調(diào)差和總色差表示。（2）在CIE 1976 L*u*v*均勻顏色空間的u-v色品圖上用矢量表示由D65光源照明變?yōu)锳光源照明時(shí)，樣品色品坐標(biāo)的變化（色品圖上要畫(huà)出光譜軌跡和紫紅線，=20nm即可）。21.