積分球的作用與工作原理

在色差寶色差儀中，有一個(gè)重要的設(shè)計(jì)就是采用了積分球結(jié)構(gòu)。為什么要使用積分球呢？這是因?yàn)樵缙诘纳顑x光學(xué)擴(kuò)散片，僅僅可降低測(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，滿足一般性測(cè)量的準(zhǔn)確性。但是想要得到精密的測(cè)量結(jié)果，就必須使用積分球結(jié)構(gòu)，以更大程度的降低光學(xué)擴(kuò)散器的測(cè)量誤差。以下我們來(lái)聊聊積分球的工作原理。

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積分球的工作原理是：光線通過(guò)采樣口被積分球收集如下圖，在積分球內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次反射后，光線會(huì)非常均勻地存在于積分球內(nèi)部的各個(gè)位置。當(dāng)使用積分球內(nèi)的光線來(lái)測(cè)量時(shí)，可以使得我們測(cè)量時(shí)的結(jié)果更為可靠。使用積分球結(jié)構(gòu)的好處是，可降低并除去由光線的形狀、發(fā)散角度、及探測(cè)器上不同位置響應(yīng)度差異所造成的測(cè)量誤差。

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積分球

1、理想積分球的工作條件（積分球內(nèi)部設(shè)計(jì)）：

A、積分球的內(nèi)部面為一完整的幾何球面,半徑處處相等且光滑；

B、積分球球內(nèi)壁涂有反射率較高的涂層，是一種中性均勻漫射面，對(duì)各種波長(zhǎng)的入射光線具有相同的漫反射比；

C、球內(nèi)看作只發(fā)光而沒(méi)有實(shí)物的抽象光源。

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理想積分球原理：設(shè)入射光在球內(nèi)任一點(diǎn)建立的照度為EA，在球內(nèi)的另一點(diǎn)M處的照度為EA，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：

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2、影響積分球測(cè)量精度的因素有哪些？

A、球內(nèi)壁是均勻的理想漫射涂層，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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積分球結(jié)構(gòu)是一種常用的光學(xué)結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)楦黝悳y(cè)量提供均勻性的光源，在很多實(shí)驗(yàn)研究領(lǐng)域都有相應(yīng)的作用。而積分球結(jié)構(gòu)的工作原理也比較容易理解，這對(duì)于我們新手學(xué)習(xí)與光相關(guān)的顏色管理也有幫助。