光源原理考题答案

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1、 时间：1月19日上午8:3010:30 地点：HGX210 题型：判断, 选择, 填空, 名词解释, 简答, 计算 答疑：1月18日下午1:304:30, 电光源楼207 2009-01-08源原理与设计, 复习要点第一章 光源的特性参量1. 光波长的划分区域（P1）2. 辐射度量和光度量, 以及它们之间的关系（辐射度量P14，光度量P812）(一)辐射度量e定义：光源辐射出来的光(包括红外线、可见光和紫外线)的能量称为光源的辐射能量。单位：J焦耳。(辐射功率)Pe定义：在单位时间内通过某一面积的辐射能量称为经过该面积的辐射通量，而光源在单位时间内辐射出去的总能量就叫做光源的辐射通量。辐射通

2、量也可称为辐射功率。单位：W瓦。e定义：光源在某一方向上的辐射强度Ie是指光源在包含该方向的立体角内发射的辐射通量Pe与该立体角之比：Ie=Pe/单位：W/sr当光源在空间各个方向发出的辐射通量均匀分布时，Ie=Pe/44.辐射出(射)度Me和辐照度EeMe定义：一个有一定面积的光源，如果它表面上的一个发光面积S在各个方向(在半个空间内)的总辐射通量为Pe，则该发光S超的辐射出(射)度为Me=Pe/S单位：W/m2Ee定义：表示物体被辐射程度的量称为辐照度Ee。它是每单位面积上所接收到的辐射通量数，即Ee=dPe/dS(s表示接收器的面积元)e定义：光源在给定方向上的辐射亮度Le(，)是光源在

3、该方向上的单位投影面积、在单位立体角中的辐射通量即Le(，)=Pe（，）/（S*cos*）S代表发光面的面积，是在给定方向和发光面法线之间的夹角，是给定方向的立体角，Pe（，）是在该立体角内的辐射通量。单位：W/（m2*sr）Le(，)通常与方向有关，若Le(，)不随方向而变，则Ie(，)正比于cos，即Ie(，)=I0cos。满足上式的特殊辐射体称为余弦辐射体，黑体就是这样的辐射体。对于余弦辐射体，有Me=Le6.光谱辐射量(辐射量的光谱密度)光谱辐射通量定义：光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射通量称为光谱辐射通量(简称谱辐通，也可称为辐射通量的光谱密度)P，P=Pe/,单位：W/m光谱辐

4、射出（射）度定义：光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射出度称为光谱辐射出（射）度M=dMe ()/d,单位：W/m3光谱辐射量度 定义：光源发出的光在每单位波长间隔内的辐射亮度为光谱辐射量度L，即L=dLe()/d,单位：W/(m3*sr)（二）光度量定义：光源在单位时间内发出的光量称为光源光通量单位：lm(流明)，相当于Wv定义：光源在给定方向上单位立体角内辐射的光通量I，I=d/d单位：坎德拉cd如果光源是各向同性的，=4I3. 照度E定义：单位面积上受到的光通量数，即E=/S单位：勒克斯(lx)定义：光源上每单位面积向半个空间内发出的光通量。单位：lm/m2光照度与光出度M=E，是小于1

5、的系数，称为漫反射率。定义：光源在某一方向上的单位投影面、在单位立体角中发射的光通量单位：cd/m2，1cd/m2=1lm/(m2*sr)对于余弦辐射体，有M=LQ定义：光源在单位时间段内所发出的光的总和称为（该时间段内的）光量。单位：lm*s，lm*h3. 光效计算公式（P1213）光效率(efficiency): 光源的辐射能量占输入能量的百分比。光效能(efficacy): 光源的光通量与输入能量的比值。Km= 683 lm/W光效(efficacy): 光源的光通量与输入能量的比值。v转换成可见辐射的功率占总功率的比例K辐射光效4. 光源的色温（P14）当光源所发出的光的颜色与黑体在某

6、一温度下辐射的颜色相同时,黑体的温度就称为该光源的颜色温度Tc,简称色温(CT)。5. 光源的显色性（P13）光源的颜色有两方面的意思：色表和显色性。人眼直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表。显色性是指光源的光照射到物体上所产生的客观效果。如果各色物体受照的效果和标准光源(黑体或重组日光)照射时一样，则认为该光源的显色性好(显色指数高)；反之，如果物体在受照后颜色失真，则该光源的显色性就差(显色指数低)。显色性也称演色性或传色性。6. 光源寿命：全寿命、平均额定寿命和经济寿命（P16）全寿命灯点燃到不能工作的时间平均寿命随机抽取的光源样品在额定条件下燃点时寿命的平均值,也即50%的灯不能工

7、作时所燃点的时间经济寿命(有效寿命)光源的光通维持率下降到某一百分比时所燃点的时间(一般室外70% , 室内80% 是可接受)一般有：经济寿命平均寿命 V等, 故V, 即反常辉光放电GH段：I足够大, 电极温度达到热电子发射温度,J V阴 V等 V弧光放电4. 辉光放电与弧光放电的区别辉光放电由阴极区、负辉区、法拉第暗区、正柱区、阳极区5部分组成，而弧光放电由阴极位降、正柱区和阳极位降3部分组成；辉光放电工作于高电压、小电流，而弧光放电工作于低电压、大电流；低气压弧光放电的正柱区除具有更高的带电粒子浓度外，与辉光放电正柱区的性质基本一样，但是，在高压弧光放电中则有着不同的物理过程和性质。5.

8、线光谱、带光谱和连续光谱的形成原因（LS09 13）激发态原子自发跃迁到低能级 线光谱激发态分子自发跃迁到低能级 带光谱正负带电粒子复合 连续谱6. 谱线放宽机制（LS10 4）辐射原子自身原因：自然宽度不确定原理；多普勒宽度多普勒效应外界原因：压力放宽外部粒子对辐射的干扰；斯塔克放宽外部电场的影响7. 辐射转移方程的推导及其求解*第五章 荧光灯1. 汞在各种气体放电灯中的作用发光材料：缓冲气体：启动气体：2. 无汞气体放电灯的可行性无汞时，电压低。寻找材料替代汞的特性。3. 不同管径低气压汞放电的最佳汞蒸气压38mm(T12)0.8Pa;4. 稀有气体在各种气体放电灯中的作用启动：缓冲：发光

9、：5. 低气压汞放电正柱的能量平衡方程（P145）电子从电场获得的能量=电离能量+弹性碰撞损失+紫外辐射+其他辐射6. 荧光灯的发光原理（P150）与热辐射相比荧光是一种产生具有很少热量的光的过程。适当的材料吸收高能辐射，接着就发出光，所发光子的能量比激发辐射的能量低。当发光的材料是固体时，该材料通常就称为荧光粉。激发荧光的高能辐射可以是电子或具有高速度的离子，也可以是从射线到可见光范围的光子，但其波长要比发射的光的波长要短。在荧光灯中，是靠放电产生的紫外辐射来激发荧光粉产生要求的可见光谱，因此是一种光致发光过程。7. 荧光灯的外径由38 mm缩小到3 mm带来哪些宏观和微观的变化？宏观：缩小

10、管径，电场E增加微观：电子温度Te增加，Hg(61P1)浓度增加, 185 nm辐照度增加,荧光粉光衰增大。8. 荧光粉的发光原理（P150）荧光粉含有激活中心，它们都是特定的离子，或者是单个的阳离子，或者是络阴离子。当紫外辐射入射到荧光粉上时，某一激活中心的束缚电子被激发到比基态高得多的能级上但仍被束缚于该特定的离子中。一部分吸收能量通过振动能的形式转移给周围的固体离子，而该电子则降低到它的最低激发态。电子在该激发态停留的时间从10-9s到长达10s之久，然后以光子的形式辐射能量而回到基态。与热辐射的连续光谱和气体放电辐射的原子线光谱不同，荧光粉的发射光谱是单个光谱带，带宽可在几纳米到160

11、nm之间变化。9. 稀土三基色荧光粉为何能提高光效？光效计算公式如下可见增加380nm780nm的光可提高光效。稀土三基色荧光粉中心波长: 蓝：455485 nm,绿: 525560 nm,红: 595620 nm,故可提高光效。10. 为何细管径荧光灯必须用三基色粉？（P166167）（同7题微观）管径为38mm的普通荧光灯采用卤磷酸盐荧光粉。对管径为26mm（T8）的细管荧光灯，由于表面负载本身就比T12灯大，加之管径细时电子温度升高，使185.0nm紫外辐射的比例增加，因而T8灯的185.0nm辐照度是T12灯的2倍左右。这样，就加速了卤磷酸盐荧光粉的衰退过程。对于管径为17mm和12m