-
应用光学试题
第五章
光度学和色度学基础
一、填空题（建
议每空
1
分）
I
级
I
级
1
空（建议每
空
1
分）
1
、在国际单位制中，光学量的单位是
。
发光强度
2
、朗伯辐射体又称为
辐射体。
余弦
3
、点
光源在某一方向在单位立体角内发出的光通量称为
。
发光强度
4
、点周围全部立体角的大小为
。
4
π
5
、单位受照面积所接收的光通量被称为光
。
照度
6
、光
源投射到某方向上单位面积、单位立体角内的光通量称为发光
。
亮度
7
、光
源每瓦功率发出的光通量，称为该光源的
。
发光效率
8
、
若
1
㎡面积接收的光通量是
3lm
，
则该受照面积上的光照度值是
勒克斯。
3
9
、正常人眼能承受的光亮度约为
cd/
㎡。
10000
10
、正常情况下，读书
时所需要的光照度大约为
lx
。
50
11
、在暗视觉的情况下，人眼
最敏感的光的波长要比明视觉时要
。
长
12
、在
明视觉时，相同功率的蓝光与黄光，人会感觉
的功率更大。
黄光
13
、
透射光学材料主要分为三大类，即光学晶体、光学塑料和光学
。
玻璃
14
、
无色光学玻璃可以分为冕牌玻璃和
。
火石玻璃
15
、表达式
ν=
(n
D
-1)/ ((n
F
-n
C<
/p>
)
描述的是光学玻璃在可见光波段的
常数。
阿贝
16
、阿贝常数通常被用来表示光学材料的
特性。
色散
17
、
在表示可见光波段的
F
、
D
、
C
谱线中，
用来校正单色光像差的谱线是
光。
D
1
8
、
通常情况下，
冕牌玻璃的阿贝常数
要
（高
/
低）
于火石玻璃的阿贝常数。
高
1
19
、朗伯辐射体是指在各方向的发光
相同的辐射体。
亮度
20
、
平方反比定律表面，
当用点光源垂直照明时，
< br>受光面的光照度与光源的发光
强度成
。
正比
<
/p>
21
、
探照灯可以使沿轴线方向的发光<
/p>
得以成千倍的增加，
从而提高照明
效果。<
/p>
强度
22<
/p>
、辐射体向四周辐射时发出的全部能量被称为
。
辐射能
I
级
2
空（建议每空
1
分）
1
、轴上像点的照度与孔径角正弦的平方成
，和线放大率的平方成
正比、反比
2
、发光强度的单位是
，用符号
表示。
坎德拉、
cd
3
、光出射度与光照度的单位相同，都是
，用符号
表示。
勒克斯、
lx
4
、光照度对时间的积分称为
，其单位是
。
曝光量、
lx·
s
< br>5
、数值孔径越大，则所对应的立体角就越
，即进入光学系统的光能就
越
。
大、多
6
、立体角的单位是
，用符号
表示。
球面度、
Sr
7
、
在光度学中，
与辐射强度相对应的量是发光
，
通常用符号
来
表示。
强度、
I
8
、
在光度学中，
与辐射亮度相对应的量是发光
< br>
，
通常用符号
来
表示。
亮度、
L
9
、一个
60W
的灯泡的发光效率为
11
lm/W
，若不计玻璃壳所造成的光能损失，
则该灯泡发出的光
通量为
，平均发光强度为
。
（保留
到小数点
后
2
位）
660lm
，
52.52cd
10
、光亮度新旧单位之间的换算关系为：
1
尼特（
nt
）
< br>=
cd/m
2
,
1
熙提
（
sd
）
=
cd/
m
2
.
1, 10000
I
级
3
空（建议每空
1
分）
1
、光能损失主要体现在透明介质分界面的
损失、反射面的
损
失和透明介质材料的
损失。
反射、光能、吸收
2
、在辐射能中，能引起人眼光刺激的那一部分辐射通量称为
，其单位
2
是
，单位符号用
表示。
光通量、流明、
lm
3
、单位时间内发射、传输或接收的辐射能称为
，其单位是
，
单位符号用
表示。
辐射通量、瓦特、
W
4
、一个
40W
的钨丝灯发出的总光通量为
500lm
，设各向发光强度相等，则以灯
丝
为
球
心
、
半
径
分
别
为
1m
、
2m
、
3m
的
球
面
上
的
光
照
度
分
别
为
，
，
。
（保留
到小数点后
2
位）
< br>39.79lx
，
9.95lx
，
4.42lx
II
级
II
级
1
空（建议每空
1
分）
1
、用望远镜观察月球与用裸眼观察月球相比，前者观察到月球的光亮度要比后
者
（高
/<
/p>
低）一些。
低
2
、乙炔焰的光亮度为
8×
10
4
cd/m
2
，而人眼通常习惯
10
4
cd/m
2
的光亮度，则焊接
操作
者需要戴透过率为
的防护眼镜。
12.5%
3
、假设射在屏幕的光波
长为
600nm
，光通量为
1000l
m
，则屏幕在一分钟内接收
的辐射能为
焦耳。
（保留到小数点后
1
位）
139.2
4
、发光强
度为
50cd
的点光源发出的光，射进有效瞳孔直径为
2mm
的眼睛，光
源距离眼睛
< br>500mm
，则进入眼睛的光通量为
。
（用科学计数法表示，保
留到小数点后
2<
/p>
位）
6.28×
10
-4
lm
5
、一块光学玻璃对水银灯的蓝色谱线（
?
?
435
.
8
nm
）的折射率为
1.6525
，对绿
b
光谱线（
?
?
546
.
1
nm
）的折射率为
1.6245
，利用柯西公式
n
?
a
?
2
求出的对钠
?
光谱线（
?
?
589<
/p>
.
3
nm
）的折
射率为
。
（保留到小数点后
4
位）
1.6176
6
、
某种光学玻璃对
?
?
400
nm
光波的折射率为
1.63
，
对
?
?
500
nm
光波的折
射率
b
为
1.58
，假定柯西公式
n
?
a
?
2
适用于该种玻璃，则该玻璃对
?
?
600
nm
入射
?
dn
为
。
（用科学计数法表示，保留到小数点后
2
位
）
d
?
-2
.0
6
×
10
3
cm
-1
II
级
2
空（建议每空
1
分）
1
、假定
220V
、
60W<
/p>
的充气钨丝灯泡均匀发光，辐射的总光通量为
900lm
，则该
灯泡的发光效率为
，其平均发光强度为
。
（保留
到小数点后
1
位）
15lm/W, 71.6cd
2
、
有一
60W
的灯泡，其发光效率是
15
lm/W,
假定灯泡是各向均匀发光的点光
源，则光源的发光
强度为
，在距离灯泡
2m
远处垂直照明的屏幕上的
光
光波的色散
3
照度为
。
（保留到小数点后
1
位）
71.6cd,
17.9lx
3
、已知一
60W
灯泡的发光效率
?
?
11
lm
/
W
，若不计玻璃壳所造成的光能损失，
则该灯泡发出的光通量为
，平均发光强度为
。
（保留
到小数点
后
1
位）
660lm, 105.1cd
4
、电影院银幕的反射率
?
?
0
.
75
，其上的光照度为
< br>50lx
。假设银幕为朗伯辐射
体，则该银幕上的光亮度
和光出射度分别为
、
。
（保留
到小数
点后
1
位）
11.9cd/m
2
,
37.5lx
5
、
< br>直径为
3m
的圆桌中心上方
2m
处吊一个平均发光强度为
200cd
的
灯，
则该圆
桌中心及边缘的光照度分别为
、
。
（保留到小数点后
1
位）
50lx,
25.6lx
6
、一房间长
5m
，宽
3m
，高
3m
，一均匀发光的灯悬挂在天花板中心，设灯的发
光强度为
60cd
，离地面
2.5m
< br>，则灯正下方地板上的光照度为
、房间角
落地板上的光照度为
。
（保留到小数点后
1
位）
< br>
9.6lx, 6.3lx
7
、亮度为
L
，面积为
dS
的单面发光体，向外发出的总的光通量为
；
若其双面发光，则向外发出的总的光通量为
。
πLdS
,
2
πLdS
II
级
3
空（建议每空
1.5
分）
1
、一个
40W
的钨丝灯发出的总光通量为
500lm
，设各向发光强度相等，则以灯
丝为
中心，
半径为
1m
、
< br>2m
、
3m
时球面上的光照度分
别为
、
、
。
40lx, 10lx, 4.4lx
2
、
发光强度为
100cd
的白炽灯
泡照射在墙壁上，
墙壁和光线照射方向距离为
3m
，
则与光线照射方向相垂直的墙壁上光照度为
，若墙
壁的漫反射系数为
0.7
，则墙面上的光出射度为
，墙壁的光亮度值为
。
（保留
到小
数点后
2
位）
11.11lx, 7.77lx,
2.48cd/m
2
3
、一个氦氖激
光器，发射波长为
6.32
8
×
10
-7
m
的激光束
，光谱光视效率
v
(
?
)
?
0
.
238
，辐通量为
5mW
，光束的
发散角为
1.0
×
10
rad
，则此激光束的光
-
3
通量为
、
发光强度为
。
若该激
光器输出光束截面直径为
1mm
，
则其
光亮度为
。
（后两空用科学计数法表示，保留到小数点后
2
位）
0.81lm,
1.04×
10
6
cd, 1.32×
10
12
cd/m
2
4
、一束波长为
4.6×
10
-7
m
的蓝光
（视见函数值为
0.06
）
，光通量为
620lm
，相应
的辐通量是
，如果射在一个屏幕上，则屏幕上一分钟所接收的辐射能
为
。
（保留到小数点后
2
位）
15.13W,
907.76J
5
、
已知一个
6V
、
15W
的钨丝
灯泡发光效率为
14lm/W
，
该灯泡
与一聚光镜联用，
灯丝中心对聚光镜所张的孔径角
u≈sinU
=0.25
，若灯丝可看做是各向均匀发光的
4
点光源，则灯泡发出的总光通量为
，进入聚光镜的光通量为
，
平均发光强度为
。
（保留到小数点后
2
位）
< br>
210lm, 3.28lm, 16.71cd
6
、
120V
，
100W
的白炽钨丝灯泡，已知其总光通量为
1200lm
，则其发光效率
为
，
平均发光强度为
，
在
1
球面度立体角内发出的平均光通量
为
。
（保留到小数点后
2
位）
12lm/W
，
95.49cd
，
95.49lm
7
、
10cd
的点光源发出
的光通量为
，离开光源
2m
处的光照度
为
，在该处通过
0.5m
2
< br>的面积（与光的照射方向垂直）的光通量
为
。
（保留到小数点后
2
位）
125.66lm
，
2.5lx
，
1.25lx
III
级
1
空（建议每空
1
分）
< br>
1
、有一均匀磨砂球形灯，直径为
17cm
，光通量为
200lm
，
则该球形灯的光亮度
为
。
7000 cd/
m
2
2
、<
/p>
直径为
17cm
的磨砂球形灯，
辐射出的光通量为
2000lm
，
在灯泡的正下方
1m
处的水平面
dS
上产生的光照度是
159lx
，则该灯泡的光亮度为
。
7000 cd/ m
2
3
、在理想成像时，物、像方的介质折射率分别为
n
和
n
ˊ，则物像方光亮度
L
和
L
ˊ之间的关系为：
。
L
’
/L=
（
n
’
/n
）
2
4
、桌面上方有一盏
100W
的钨丝充气灯泡，光源在各方向均匀发光，灯泡可在
< br>垂直桌面方向上下移动，则灯泡离桌面
m
时，在距离灯泡正下方桌
面
1m
远处的光照度最大，该光照度等于
。
（保留到小数点后
2
位）
0.71m, 45.94lx
< br>5
、假定一个钨丝充气灯泡功率为
300W
，光视效能为
20lm/W
，灯丝尺寸为
8mmx8.5mm
，双面发光，则在灯丝面内的平均光亮度为
。
（用科学
计数法表示，保留到小数点后
1<
/p>
位）
1.4×
10
7
cd/m
2
III
级
2
空（建议每空
1
分）
1
、一台幻灯机，放映屏幕面积为
4m
2
，要求其上光照度为
50lx
，幻灯片面积为
20cm
2<
/p>
，假定物镜的相对孔径为
1/2
，系统透
过率为
0.5
，则光源的光亮度
为
。
（用科学计数法表示，保留到小数
点后
2
位）
1.02×
10
6
cd/m
2
2
、
假定一个
35mm
的电影放
映机，
采用电弧作光源，要求屏幕照度为
100lx
，放
映机离开银幕的距离为
50m
，
银幕宽
7m
，
则放映物镜的焦距为
，
其相<
/p>
对孔径为
。
（
35mm
电影放映机的片框尺寸为
21
×
16mm
2
）<
/p>
（保留到小
数点后
2
位）
150.15mm
，
1:2.3
III
级
3
空（建议每空
1.5
分）
5
1
、一白炽灯泡，其后放置一聚光镜，照明离聚光镜
15m
远处直径为
2.5m
的圆，
要求圆上
达到的照度为
50lx
，已知聚光镜焦距为
150mm
，通光直径为
150mm
，
则灯泡的发光强度为
，
灯泡通
过聚光镜后在照明范围内的平均发光
强度为
，灯泡应处于聚光镜前
mm
处。
（
第
2
空用科学计
数法表示，保留到小数
点后
2
位，第
1
、
3
空保留到整数位）
292cd
，
1.26×
10
4
cd/m
2
，
130mm
二、选择题（单选，建议每题
2
分）
< br>
I
级
1.
以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量称作（
）
。
（
B
）
A
辐通量
B
辐射能
C
辐出度
D
辐照度
2.
单位时间内发射、传输或接收的辐射能称之为（
）
。
（
A
）
A
辐通量
B
辐射能
C
辐出度
D
辐照度
3.
辐射源单位发射面积发出的辐通量，定义为辐射源的（
）
。
（
C
）
A
辐通量
B
辐射能
C
辐出度
D
辐照度
4.
辐射照射面单位受照面积上接收的辐通量，定义为受照面的（
）
。
（
D
）
A
辐通量
B
辐射能
C
辐出度
D
辐照度
5.
标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量称为（
）
。
（
D)
A
光出射度
B
光照度
C
发光强度
D
光通量
6.
光源单位发光面积发出的光通量，定义为光源的（
）
。
（
A
）
A
光出射度
B
光照度
C
发光强度
D
光通量
7.
单位受照面积接收的光通量，定义为光照面的（
）
。
（
B
）
A
光出射度
B
光照度
C
发光强度
D
光通量
8.
在国际单位制中，
（
）是七个基本量中的光学基本量。
（
C
）
A
光出射度
B
光照度
C
发光强度
D
光通量
9.
点光源在被照表面上形成的照度与被照面到光源距离的平方成（
）
。
（
B
）
A
正比
B
反比
C
不确定
D
没有关系
10.
光在元光管内传播，各截面上的光亮度（
）
。
（
A
）
A
相同
B
不变
C
逐渐减小
D
逐渐增大
11.
轴
外像点的光照度随视场角的增大而（
）
。
（
C
）
A
增大
B
不变
C
减小
D
不确定
12.
人眼最灵敏的可见光波长是（
）
。
（
C
）
A380nm
B450nm
C555nm
D750nm
13.
以电磁辐射形
式发射、传输或接收的能量称作
（
A
）
。
A
辐射能
B
辐通量
C
辐出度
D
辐照度
14.
辐射能的单位是
（
A
）
。
A
焦耳
B
瓦特
C
瓦每平方米
D
瓦每球面度
15.
光通量的单位是
（
C
）
。
A
勒克斯
B
流明每平方米
C
流明
D
cd
16.
单位时间内发射、传输或接收的辐射能称之为
（
A
）
。
A
辐通量
B
辐射能
C
辐出度
D
辐照度
17.
七个基本国际单位制中，
（<
/p>
A
）
是光学基本量。
A
发光强度
B
光通量
C
光出射度
D
光照度
6
18.
辐射源单位发射面积发出的辐通量，定义为辐射源的<
/p>
（
C)
。
A
辐通量
B
辐射能
C
辐出度
D
辐照度
19.
标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量称为
（
D)
。
A
光出射度
B
光照度
C
发光强度
D
光通量
20.
光源单位发光面积发出的光通量，定义为光源的
（
B
）
。
A
光照度
B
光出射度
C
发光强度
D
光通量
21.
单位受照面积接受的光通量，定义为光照面的
（
B
）
。
A
光出射度
B
光照度
C
发光强度
D
光通量
22.
光照度的单位是
（
A
）
。
< br>
Alx
Blm
Ccd
Dw
23.
以下光学量的单位是
cd
的是
（<
/p>
C
）
。
A
光通量
B
光出射度
C
发光强度
D
光亮度
24.
以下光学量的单位是
lm
的是
（
C
）
。
A
发光强度
B
光出射度
C
光通量
D
光亮度
25.
照度平方定律是指点光源在被照表面上形成的照度与被
照面到（光源距离）
的平方成
（
B
）
。
A
正比
B
反比
C
不确定
D
没有关系
26.
光在元光管内传播，各截面上的光亮。
（
A
）
A
不变
B
先变亮后变暗
C
逐渐变亮
D
逐渐变暗
27.
轴上点的照度与孔径角正弦的平方成
（
）
和线放大率的平方成
（
< br>）
。
（
B
）
A
正比
正比
B
正比
反比
C
反比
正比
D
反比
反比
28.
轴外像点的光照度随视场角的增大而
（
C
）
A
增强
B
不变
C
降低
D
无关系
29.
如果不考虑光能损失，则位于同一条光线上的所有各点
，在该光线传播方向
上的折合光亮度
（
B
）
。
A
逐渐变大
B
不变
C
逐渐变小
D
无法确定
30.
在理想成像时，物点与像点的光亮度之间的关系为
（
B
）
。
A L/L
'
=(n
'/n
)
2
B L
'
/
L=(n
'/n
)
2
< br>
C L/L
'
=(n
'/n
)
D L
'
/
L=(n
'/n
)
II
级
1<
/p>
、发光强度为
100cd
的白炽灯照射在
墙壁上，墙壁和光线照射方向距离为
3m
，
墙壁漫反射系数为
0.7
，则与光线照射方向垂直的墙面上
的光照度为
lx
，
墙壁光亮度为
cd/
m
2
。
(B)
A 22.22, 4.96
B 11.11, 2.48
C 22.22, 2.48
D 11.11, 4.96
<
/p>
2
、有两个灯泡
A
和
B
，离人眼的距离分别为
5m
和
10m
，此时人眼感到两个灯
泡一样亮，则灯泡
A
和
B
的发光强度应满足
关系。
(A)
A
I
B
=4I
A
B
I
B
=3I
A
C
I
B
=2I
A
D
I
B
=I
A
3
、一般钨丝白炽灯各方向的平均发
光强度（
cd
）大约和灯泡的辐射功率（
W
）
相等，则灯泡的光视效能为
__
_______
。
(D)
A 13.74lm/W
B 17.63lm/W
C11.56lm/W
D 12.57lm/W
7