積分球的作用與原理

色差儀中有一個(gè)重要的組件就是積分球，一般而言，光學(xué)擴(kuò)散片在小心使用下，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，因此可以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。但是在精密的測(cè)量時(shí)，就必須使用積分球作為光學(xué)擴(kuò)散器使得上述的誤差最小。

積分球的基本原理是光通過(guò)采樣口被積分球收集，如圖1，在積分球內(nèi)部經(jīng)過(guò)多次反射后非常均勻地散射在積分球內(nèi)部。

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。

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圖1?積分球

1、?理想積分球原理

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理想積分球的條件：

A、積分球的內(nèi)表面為一完整的幾何球面,半徑處處相等；

B、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。

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理想積分球原理：

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，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

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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。