色差儀上有使用積分球,而積分球是什么呢,有什么用途?下面我們就來(lái)介紹下積分球的工作原理和作用。
一般來(lái)說(shuō)普通的光學(xué)儀器,其光學(xué)擴(kuò)散片在小心使用下的前提下,可以降低測(cè)量時(shí)因探測(cè)器上的入射光源不均勻分布或光束偏移,所造成的微小誤差,因此可以提高儀器測(cè)量的準(zhǔn)確性。但是在儀器需要精密測(cè)量時(shí),就必須使用積分球作為光學(xué)擴(kuò)散器,以使得上述的誤差達(dá)到最小。之所以很多精密儀器需要使用到積分球,是由積分球的作用和工作原理決定的。以下我們來(lái)詳細(xì)介紹。
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積分球工作原理是光通過(guò)采樣口被積分球收集,如下圖。入射光線在積分球內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次反射后,由于內(nèi)壁上涂有反射率非常高的涂料,因此會(huì)變得非常均勻地散射在積分球內(nèi)部,基本上可以視積分球內(nèi)部每一個(gè)點(diǎn)的光線都是均勻的。
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積分球的作用:讓光變得更均勻。使用積分球來(lái)測(cè)量光通量時(shí),可使得測(cè)量結(jié)果更為可靠,積分球可降低并除去由光線的形狀、發(fā)散角度、及探測(cè)器上不同位置的響應(yīng)度差異所造成的測(cè)量誤差。
積分球
1、 理想積分球工作原理,理想積分球的測(cè)量條件:
a、積分球的球體內(nèi)部表面為一完整的幾何球面,需要半徑處處相等;
b、積分球球內(nèi)壁是中性均勻漫射面,對(duì)各種波長(zhǎng)的入射光線具有相同的漫反射比;
c、球壁內(nèi)沒(méi)有任何物體,光源也看作只發(fā)光而沒(méi)有實(shí)物的抽象光源。
理想積分球工作原理:設(shè)入射光直接在球內(nèi)任一點(diǎn)建立的照度EA,在球內(nèi)的另一點(diǎn)M處的照度為EA,則在M處dS發(fā)生第一次漫射出度為:
故由朗伯定律的特性知dS面的光亮度為:
A處dS發(fā)生漫射在M處產(chǎn)生的二次照度為:
2、影響積分球測(cè)量精度的因素有以下幾種:
a、球內(nèi)壁是均勻的理想漫射層,服從朗伯定則;
b、球內(nèi)壁各點(diǎn)的反射率相等;
c、球內(nèi)壁白色涂層的漫射是中性的;
d、球半徑處處相等,球內(nèi)除燈外無(wú)其他物體存在;
e、窗口材料是中性的,其E符合照度的余弦定則.實(shí)? 際情況與理想條件不符合會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差,故需修正。
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其實(shí)光學(xué)色差儀上使用的積分球,往往是有一些開孔的,這些開孔的數(shù)量多有不同,與儀器的測(cè)量功能有關(guān)系,一般來(lái)說(shuō),測(cè)量時(shí)使用的積分球直徑越大越好,但積分球的應(yīng)用受限于光學(xué)儀器本身的體積大小,在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中,積分球直徑大小并不完全代表著光學(xué)儀器本身的工作測(cè)量性能。