光学计量概述

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第460页（2231字）

光与人类的生活和生产劳动有着密切的关系，生产和应用的发展要求对各种光学参数进行精确测量和量值统一。光学计量的基础知识，包括若干早已形成的光学分支，如光度学、色度学、辐射度学，此外，还有照相光学(也称感光度学)、成象光学等。近年来，由于照明工程、电影电视、光电子工业、航空航天工业的发展，光学计量的测量对象和参数日益增加，光谱范围从可见光扩展到红外线和紫外线，从普通光源发展到各种激光器。光纤通信和光纤传感器发展很快，光纤参数的计量也发展起来了。

光学计量测试的对象有光源、光探测器、光学介质、光学元件以及光学仪器。其中光源包括自然光源、人工光源、激光等。各种不同对象需用不同的计量方法和计量标准，而且随着波段不同而有所变化。光学计量的基本参数是光的功率和能量，以瓦特和焦耳作为计量单位，实用上结合几何量中的距离、面积、立体角等参数形成了光辐射计量中常用的辐射强度、辐射照度、辐射亮度等参数。对于可见光，由于它不但与光源本身的特性有关，而且与人眼的视觉特性有关，因而形成专门的分支学科——光度学，并且有它的专用计量基本单位——“坎德拉”，以及流明、勒克斯等几个导出单位。

在光学计量中，还有许多参数是无量纲的量。如色度计量中的三刺激值和色度坐标，光学材料的折射率、透射比、反射比，成象系统的光学传递函数等。这些无量纲的量，在进行计量时，往往以约定的某种理想条件或理想物质作为参考点。例如规定真空的折射率等于1，其他介质的折射率都大于1；选定与样品相同厚度的空气层的透射比等于1，任何样品由于反射、散射、吸收等原因，使其透射比都小于1；规定理想的完全漫反射体(也叫朗伯体)的反射比等于1，其他实物的反射比都小于1。

计量工作讲究量值的溯源性，现将中国计量科学研究院已建立的光学计量基准和某些计量最高标准分列于表9．1－1、表9．1－2，以供参考。

表9．1一1 光学计量基准项目

表9．1－2 光学计量的一些最高标准

以上述计量基准、标准为依据，可以开展许多计量检定、测试工作，分类概述如下。

光度计量——可检测各类电光源的发光强度、总光通量、光的空间角分布。可检定照度计、亮度计等常用的测光仪器。

色度计量——可检测各种不同材料制成的标准白板、标准色板。可检定色度计、色差计、白度计、比色计、光谱测色仪、彩色分析仪、彩色亮度计等常用的测色仪器以及用于色度测量的各种标准白光源。

辐射度计量——可检测各种辐射源的总辐射强度、辐射体的有效发射率，各种标准辐射源的光谱辐射亮度和光谱辐射照度，光谱范围包括紫外线(170－400nm)、可见光(380－780nm)、红外线(750－2500nm)。可测定各种发光体的相对光谱功率分布，并由此计算出它们的色坐标、色温、显色指数。可检定紫外照度计(包括A、B、C各波段)和紫外线激发的荧光体的辐射强度和发光亮度。

激光计量——各种连续波激光器的输出功率、功率范围从100nW至10kW，各种脉冲激光器的输出能量，能量范围从10^－6J至10²J，可检定各种激光功率计和激光能量计以及激光衰减器(3～40dB)。

光学介质计量——可检测各种光学材料的透射比、反射比、光泽度、光密度(包括黑白，彩色胶片及光楔)，标准镜头的光学传递函数，标准镜片的屈光度。可检定上述各种参数的测量仪器以及分光光度计。

光电探测器计量——可检测各类光电探测器的总响应度光谱响应度光电响应的线性度噪声水平探测度阈值。可检测标准太阳电池的校正系数并可进行光通信功率计的校准。

【参考文献】：

［1］现代计量学概论，鲁绍曾主编，中国计量出版社，1987。

［2］现代计量测试技术，王江主编，中国计量出版社，1990。

［3］光度学，郝允祥等编着，北京师范大学出版社，1988。

［4］色度学，荆其诚等编着，科学出版社1979，。

［5］Principles Governing Photometry，Metrologia，19，97－101，1983．

［6］Accurate Measurement and Correction for Nonlinearities in Radiometers，J．Res．NBS，67A，1972．