积分球又称为光通球,光度球,是一个中空的完整的内壁涂有白色漫反射材料的开腔球体,球壳内壁上开有几个窗孔,用于进光孔和安放光接收器等。积分球内壁上涂有漫反射材料,也就是漫反射材料接近于1的材料,使得球内壁可见光的光谱范围内的光谱反射比都在99%以上。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。积分球还可以用于光源的校准,通过将光源放置在球内,可以消除光源的方向性。B光源太阳光模拟器均匀光源
积分球辐射度,入射到漫射表面上的光通过反射产生一个虚拟光源。从表面发出的光较好用它的辐射度来描述,即每单位立体角的通量密度。辐射度是一个重要的工程量,因为它可以预测光学系统在观察被照射表面时所能收集到的光通量的数量。对于积分球,辐射度推导考虑了入射到积分球内的光、积分球壁反射率、积分球表面积、光进行的多次表面反射以及通过开口端口的损失。进入积分球体的光通过初始反射几乎完全漫射。离开表面的一小部分光到达另一个表面区域并被漫反射,依此类推。B光源太阳光模拟器均匀光源积分球结构简单,但其在光学测量中的作用却不可小觑。
对实际积分球内部辐射度分布的精确分析取决于入射光通量的分布、实际积分球设计的几何细节和积分球涂层的反射率分布函数,以及安装在开口端口或积分球内部的每个设备的表面。较佳空间性能的设计准则是基于较大限度地提高涂层反射率和相对于所需的开口端口和系统设备的积分球直径。反射率和开口端口比例对空间积分的影响可以通过考虑达到入射到积分球表面的总通量所需的反射次数来说明。经过n次反射后产生的辐射度可以与稳态条件下相比较。
积分球可用于测试光源的光通量,色温,光效等参数。积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集,在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。使用积分球来测量光通量时,可使得测量结果更为可靠,积分球可降低并除去由光线地形状、发散角度、及探测器上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。高等物理光学分类:(1)几何光学,(2)物理光学,(3)量子光学,初等物理分类:(1)初中阶段:几何光学,(2)高中阶段:几何光学、物理光学,(3)说明:一般生活中提到的光学就是高中阶段的分类标准。积分球在医学领域,如CT扫描、放射性的药物分布等,具有广泛应用。
内置光源积分球的被测光源安装在积分球内部,于探测端球壁位置开一个窗口用来连接探测装置,光源与探测窗口之间有一块隔光板用来放置光源发出光直接照射在探测端口,光在积分球内壁进行充分的漫反射后,在内壁行程均匀照度,后照射到光电探测端口,进而得出光束的光学性质。积分球的进光口和探测端口分别各开一个窗口,积分球内部同样放置遮光板放置光束直接照射探测端口,光束从进光口进入积分球,经过充分的漫反射后行程均匀照度,后从积分球探测端口进行光学性质测量。积分球与计算机图形学结合,为三维建模、渲染等提供技术支持。氙灯辐射定标传感器
利用积分球的高反射内壁,可以实现光线的均匀分布。B光源太阳光模拟器均匀光源
球体倍增因子,辐射度方程分为两部分。头一部分近似等于漫射表面的辐射度。第二部分是一个无量纲的量,可以被称为球体倍增因子球体倍增因子考虑了多次反射引起的辐射增加。图1说明了球体倍增因子的幅度及其对开口端系数和球体表面反射率的相关关系。预测积分球内部光通量密度的一种简化直观的方法可能是简单地将入射光通量除以积分球的总表面积。然而,球体倍增因子的效果是,积分球体的辐射度至少比这种简单直观的方法大一个数量级。一个方便的经验法则是,对于大多数真实积分球(0.94 < p < 0.99;0.02 < f < 0.05),球体倍增因子在10 ~ 30之间。B光源太阳光模拟器均匀光源