球体倍增因子,辐射度方程分为两部分。头一部分近似等于漫射表面的辐射度。第二部分是一个无量纲的量,可以被称为球体倍增因子球体倍增因子考虑了多次反射引起的辐射增加。图1说明了球体倍增因子的幅度及其对开口端系数和球体表面反射率的相关关系。预测积分球内部光通量密度的一种简化直观的方法可能是简单地将入射光通量除以积分球的总表面积。然而,球体倍增因子的效果是,积分球体的辐射度至少比这种简单直观的方法大一个数量级。一个方便的经验法则是,对于大多数真实积分球(0.94 < p < 0.99;0.02 < f < 0.05),球体倍增因子在10 ~ 30之间。在光学测量中,积分球提供了稳定的、无阴影的光照环境。Spectra-PT亮度可调积分球光谱测试仪
积分球根据应用可分为四个基本类别:均匀光源、灯具或光源测量、反射率和透射率测量以及激光功率测量。确实,每个应用类别都有其特定的需求和挑战,需要我们以细微的方式调整和优化积分球以提供较佳的性能。积分球在许多领域都有普遍的应用,其中较常见的两种应用是作为测量灯具总通量的测量工具和作为校准其他仪器的均匀光源。在这些应用中,积分球的用途特别普遍,能够集成来自狭窄准直光束的光源,如激光,或来自全向光源,如白炽灯泡或荧光灯。Spectra-PT亮度可调积分球光谱测试仪积分球的概念,源自古希腊数学家阿基米德,他通过积分球体积求解球体表面积。
积分球的挡光板,光源通常放在球中心,挡光板介于灯与窗口之间,挡屏的作用是使灯发出的光线不能直接到达球壁AB处,同时球壁ED处的漫反射光线也不能直接经过窗口而射向光探测器。为了使光探测的测量值准确并接近人眼视觉函数,除要求探测器具有良好的线性响应之外,还需要在前面加装V(λ)滤光器。光学(optics),是研究光(电磁波)的行为和性质,以及光和物质相互作用的物理学科。传统的光学只研究可见光,现代光学已扩展到对全波段电磁波的研究。光是一种电磁波,在物理学中,电磁波由电动力学中的麦克斯韦方程组描述;同时,光具有波粒二象性,需要用量子力学表达。
积分球辐射度,入射到漫射表面上的光通过反射产生一个虚拟光源。从表面发出的光较好用它的辐射度来描述,即每单位立体角的通量密度。辐射度是一个重要的工程量,因为它可以预测光学系统在观察被照射表面时所能收集到的光通量的数量。对于积分球,辐射度推导考虑了入射到积分球内的光、积分球壁反射率、积分球表面积、光进行的多次表面反射以及通过开口端口的损失。进入积分球体的光通过初始反射几乎完全漫射。离开表面的一小部分光到达另一个表面区域并被漫反射,依此类推。通过积分球,可以探究地球表面重力场的分布,为地理学研究提供支持。
成像和非成像校准用均匀光源,积分球可以近乎完美的创造均匀光源。辐射度是离开光源或辐射面的每个立体角的通量密度。辐照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上测量。积分球光源的输出孔径在设计正确的情况下,可以产生接近完美的多光谱漫射光源和朗伯光源,与视角无关。积分球内部装置,包括挡板、灯具和灯座,会吸收辐射源的部分能量,降低球体的空间均匀性。通过在所有可能的表面上使用高反射漫反射涂层,可以改善空间均匀性的降低。积分球在光学领域,如光纤通信、激光传输等方面,具有重要意义。Spectra-PT亮度可调积分球光谱测试仪
在科研领域,积分球被广泛应用于各种光学实验中。Spectra-PT亮度可调积分球光谱测试仪
灯具和LED光谱通量测量,积分球较传统的应用是测量灯具的总光通量。这项技术起源于20世纪初,作为对比不同类型灯具输出光通量较简单快速的方法。这里,积分球光谱分析仪常用于测量LED、通用照明、工程照明、便携式灯具产品等的电学和光度性能。这些应用积分球直径可以小至5厘米,大至3米或更大(例如图4)。采用积分球可以更有效地测量任何尺寸或形状的传统和固态光源的总光谱通量和颜色。积分球配合光谱仪,可测试重要的光谱参数例如光谱通量、色度、相关色温、CRI、TM-30、峰值波长和主波长等等(图4b)。Spectra-PT亮度可调积分球光谱测试仪