积分球在分光色差仪中的作用:在分光色差仪中,积分球的作用非常重要。首先,它可以消除光源本身原因造成的出射光线不均匀或者带有偏振方向。由于积分球的内部具有很多颗粒,因此可以将各个波长的光分开。其次,积分球可以确保待测光源射入分光测色仪的角度相同。在更高级的分光色差仪中,积分球与分光器搭配使用,将积分球输出的孔衔接与分光器的入射光栅前,以确保待测光源射入分光测色仪的角度相同,使测里精度再现性大幅提高。积分球在建筑照明行业用于评估灯具的配光曲线和光分布特性。辐亮度太阳光模拟器校准光源

以下是积分球的工作原理:光线进入积分球:当光线进入积分球时,它将在球的内表面上进行反射。由于积分球的内表面是高反射材料,所以大部分光线将被反射,而不会逃逸出球体。光线在积分球内反射和混合在积分球内,光线经过多次反射和混合,形成均匀的光照分布。这种均匀分布的光照是积分球的重要特点,使得测量结果更加准确和可靠。光通量、色温和光谱分布的测量:测量仪器通过开口接收光线,并记录光通量、色温和光谱分布等参数。通过这种方式,积分球可以提供准确的光学测量结果。辐亮度太阳光模拟器校准光源积分球在植物生长灯测试中用于分析光合有效辐射(PAR)参数。

光学: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。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。
在实际应用中,积分球通常包括以下组件:1. 光源:作为积分球的主要,光源可选择白炽灯、荧光灯或卤素灯等发光体,以满足不同的测试需求。2. 内部反射材料:积分球内部涂覆着高反射性涂料,它们在光线传播过程中起着关键作用。这种涂料的反射率越高,球体内的光强分布越均匀。3. 外部反射材料:积分球外部通常覆盖有反射性材料,用于将球体内的光线反射回内部。外部反射材料的选择应考虑到反射率、透射率和耐候性等因素。4. 传感器:传感器安装在球体内部,用于测量光源发出的光线。传感器可以是光谱仪、光度计或其他类型的光强测量设备。积分球的大小可根据测试需求定制,从小型手持式到大型实验室用均有。

空间均匀性的形成原理:高漫反射涂层的主要作用:光线撞击球壁任意一点时,会向整个半球空间均匀散射(遵循余弦定律)。从球腔内任意一点观察球壁任意一点,其亮度是相同的(各向同性)。球壁涂层(如BaSO₄或PTFE)具有近乎完美的朗伯体散射特性。这意味着:这种特性使得每次反射都“重置”了光的方向信息,消除了入射光方向性的影响。多次反射与光混合:光源发出的光(或样品反射的光)首先照射到球壁某点A。点A将光向整个球腔空间漫反射。这些散射光中的一部分会照射到球壁其他点(B, C, D...),这些点同样进行朗伯漫反射。经过4-5次或更多次这样的漫反射后,光在球腔内的传播路径变得极其复杂且随机。较终,来自不同初始位置和方向的光线在球腔内充分混合叠加,使得球内任意位置接收到的光通量(辐照度)基本相等。通过积分球可以准确测量LED、灯具等光源的总光通量、色温和显色指数。辐亮度太阳光模拟器校准光源
积分球技术不断进步,新型涂层材料的应用进一步提升了测试精度。辐亮度太阳光模拟器校准光源
当一束辐通量为Φ(λ)的光源经光孔进入内球半径为R的积分球内,经涂层多次漫反射后,形成均匀照明。设除投射面外,其余内壁任一点M处的总照度E(λ)可用下表示:式中:E(λ)为M点的总光谱幅照度;ρw(λ)为积分球内壁的光谱反射比;Φ(λ)为进入进入积分球的光谱辐通量;R为积分球内球半径;f为积分球开口球面面积与积分球总的内反射表面积之比。式中,当一束辐通量进入理想积分球后,除投射面外,球内表面任意点的照度(包括球壁开口处球面上的照度)只是球的几何尺寸、涂层的漫反射比、进入球的辐通量的函数,而与位置无关。辐亮度太阳光模拟器校准光源