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积分球的作用与原理

来源: 浏览: 发布日期:2017-08-10

色差仪中有一个重要的组件就是积分球,一般而言,光学扩散片在小心使用下,可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差,因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时,就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差最小。

积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集,如图1,在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。

使用积分球来测量光通量时,可使得测量结果更为可靠,积分球可降低并除去由光线的形状、发散角度、及探测器上不同位置的响应度差异所造成的测量误差。

积分球原理

 

图1 积分球

1、 理想积分球原理

 

理想积分球的条件:

A、积分球的内表面为一完整的几何球面,半径处处相等;

B、球内壁是中性均匀漫射面,对各种波长的入射光线具有相同的漫反射比;

C、球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物的抽象光源。

 

理想积分球原理:

设入射光直接在球内任一点建立的照度EA,在球内的另一点M处的照度为EA,在M处dS发生第一次漫射出度为:

故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度为:公式1

A处dS发生漫射在M处产生的二次照度为:公式2

积分球计算公式

 

2、影响积分球测量精度的因素

 

A、球内壁是均匀的理想漫射层,服从朗伯定则;

B、球内壁各点的反射率相等;

C、球内壁白色涂层的漫射是中性的;

D、球半径处处相等,球内除灯外无其他物体存在;

E、窗口材料是中性的,其E符合照度的余弦定则.实  际情况与理想条件不符合会带来测量误差,故需修正。

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