积分球

integrating sphere

积分球

具有高反射性内表面的空心球体。

用来对处于球内或放在球外并靠近某个窗口处的试样对光的散射或发射进行收集的一种高效率器件。

球上的小窗口可以让光进入并与检测器靠得较近。

积分球又称为光通球，是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层，且球内壁各点漫射均匀。光源S在球壁上任意一点B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。

积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球最重要的质量指标。

反射率：在给定方向照射下，物体反射到球空间的辐射通量与与入射物体表面辐射通量之比

光源通常放在球中心，挡光板介于灯与窗口之间，挡屏的作用是使灯发出的光线不能直接到达球壁AB处，同时球壁ED处的漫反射光线也不能直接经过窗口射向光探测器。为了使光探测的测量值准确并接近人眼视觉函数，除要求探测器具有良好的线性响应之外，还需要在前面加装V(λ)滤光器。

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。

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。

光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到2000多年前。

人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代)，中国的《墨经》中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。

自《墨经》开始，公元11世纪阿拉伯人伊本·海赛木发明透镜；公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜；一直到17世纪上半叶，才由斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。

一般而言，光学扩散片在小心使用下，可降低测量时因探测器上的入射光源不均匀分布或光束偏移所造成的微小误差，因此可以提高测量的准确性。但是在精密的测量时，就必须使用积分球作为光学扩散器使得上述的误差最小。

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，如图1，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。

图1积分

1.理想积分球原理

理想积分球地条件：

A、积分球地内表面为一完整地几何球面，半径处处相等；

B、球内壁是中性均匀漫射面，对于各种波长地入射光线具有相同的漫反射比；

C、球内没有任何物体，光源也看作只发光而没有实物的抽象光源。

2.影响积分球测量精度的因素：

A、球内壁是均匀的理想漫射层，服从朗伯定则；

B、球内壁各点的反射率相等；

C、球内壁白色涂层的漫射是中性的；

D、球半径处处相等，球内除灯外无其他物体存在；

E、窗口材料是中性的，其E符合照度的余弦定则，实际情况与理想条件不符合会带来测量误差，故需修正。

（1）几何光学

（2）物理光学

（3）量子光学

（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。