积分球(Integrating sphere)又称光通球、光度球,是一个完整的空心球壳。定义:用来进行特定光学测量的具有反射内表面的器件.积分球是一种具有多种用途的光学器件。积分球多由金属材料制成,内壁上涂有白色的高漫反射层(通常为氧化镁或硫酸钡),并且球内壁上的点散射均匀。还有一些积分球是由高反射聚合物材料如 Spectralon材料制成的。光线通过球壁上任一点所产生的光度叠加,形成了多次反射光所产生的光度。通过这种方式,进入积分球的光线经过内壁涂层多次反射,在在内壁形成均匀照度。积分球在物理学中,是研究物质分布、电场、磁场的重要工具。D65光源辐射定标传感器
但要制作出这样的积分球并不容易。需要精确的几何设计和材料选择,以确保光线的完美散射。而且,积分球还需要经过一系列的测试和校准,才能确保其性能达到要求。那么,积分球在我们的生活中有哪些应用呢?它在照明领域的应用非常普遍。例如,测试灯具的光效和色温。在显示领域,积分球用于测量屏幕亮度和对比度。在科研领域,积分球更是不可或缺的工具,用于测量各种光学参数和性能指标。看到这里,你是否对积分球产生了浓厚的兴趣?下次当你看到一个看似普通的球体时,不妨想一想它背后可能隐藏的神奇原理。因为谁知道呢?它也许就是下一个改变世界的创新!如果你对光学积分球还有更多疑问或想了解更多应用案例,请在评论区留言告诉我!也别忘了分享给你的朋友们哦!D65光源辐射定标传感器积分球可以用于照明设计中的光线模拟,通过放置光源在球内,可以模拟不同方向的光照效果。
入射到整个积分球体表面的总通量的n次反射的交换可以用幂级数来建模,并简化为一个简单的辐射方程:式中Φ为入射到积分球内的光,As为积分球壁面积,p为积分球壁反射率,f为开口端口面积占比。简化的辐射度方程可用于模拟光和LED测量应用的光学效率。这些应用包括用于激光表征的光学衰减,进入光纤或安装在积分球体上的探测器表面的通量,用于图像传感器的光谱辐射度和用于非成像光学传感传感器的光谱辐照度,或积分球体应用所需的其他许多辐射和光度参数。
显然,积分球球体肯定是越圆越好,这样就更能保证光线在其内部的每次反射都有不同路径,更易使光均匀。对于积分球球壁上开有2π测量口的球体,当采用4π方法测量时,其开口的挡板比较好的设计方法是挡板和球体有相同的球面度,这样当用挡板封贴在开口处时,挡板和球体可以形成一个完整的球面,对于光线的散射基本不造成影响。显然,有的积分球采用平面挡板封贴于2π开口处,这样就严重破坏了球体的球面度,进而影响光线散射的均匀性。特别是当2π开口比较大时,这种影响就更加明显。积分球内部光路的优化,提高了光线的利用率。
学科发现,光学的起源在西方很早就有光学知识的记载,欧几里得(Euclid,公元前约330~260)的<反射光学>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)写过一部<光学全书>,讨论了许多光学的现象。历史发展,光学是一门有悠久历史的学科,它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研究,较初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体?”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代),中国的《墨经》中记录了世界上较早的光学知识。它有八条关于光学的记载,叙述影的定义和生成,光的直线传播性和小孔成像,并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。在光谱分析中,积分球提供了稳定的光源输出。光学辐射定标光谱测试仪
利用积分球,可以求解球体表面的光照强度分布,为照明设计提供依据。D65光源辐射定标传感器
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。D65光源辐射定标传感器