光电检测技术光电检测应用基础知识教学ppt

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1、1光电检测系统的典型配置如下图所示。信号处理装置光电探测器光源信息载体辐射度学研究整个电磁辐射的传播和量度。辐射度学单位是纯粹物理量的单位；第1章光电检测应用中的基础知识§1.1辐射度学和光度学基本概念它包括辐射源、信息载体、光电探测器以及信息处理装置。大多数情况下探测器前要加光学系统。光度学相对辐射度学而言采用的是另一套单位制，但是各物理量的定义及其物理意义和辐射度学是一致的。为了便于区分，辐射度学和光度学各量分别加脚标“e”和“v”。光度学所讨论的只是可见光波的传播和量度，因此光度学的单位必须考虑人眼的响应，包含了生理因

2、素。重点介绍常用的辐射源和光电探测器，着重讨论它们的结构、工作原理和性能及用途。21.1.1.辐射度学基本物理量对辐射源来说，其辐功率定义为单位时间内向所有方向发射的能量，对于电磁波的传播来说，辐功率的定义是单位时间通过某一截面的辐射能。单位为W(瓦[特])。1、辐功率(辐通量)2、辐强度Ie3、辐[射]亮度(或称辐射度)Le对于小面积的面辐射源，以辐亮度Le来表示其表面不同位置在不同方向上的辐射特性。辐射通量辐强度的单位为W/sr（瓦／球面度）。对于均匀辐射的点光源，若辐通量为,则其辐强度为3式中是面辐射源正对dA的有效面

3、积。辐亮度Le就是该面源在某方向上单位投影面积辐射到单位立体角的辐通量。单位为W／(m2·sr)。一小平面辐射源的面积为dS，与dS的法线夹角的方向上有一面元dA。若dA所对应的立体角内的辐通量为，则面源在此方向上的辐亮度为4、辐出度Me单位为W／m2。如图所示:辐射出射度4其余物理量，如、等意义与相仿。如果辐亮度和辐强度与辐射方向有关，可用带下标的和表示；如果仅仅考虑在波长附近的辐射情况，则可用和表示。例如称为光谱辐强度，表示在波长附近每单位波长间隔的辐强度。辐强度与光谱辐强度的关系如下式表示每单位受照面接受的辐通量:5、

4、辐照度Ee辐照度的单位为W/m2。5人眼是最常用的可见光接受器。对不同波长的电磁辐射有不同的灵敏度，不同人的眼睛，其灵敏度也有差异。人眼对于波长为555nm的绿色光最敏感，取其视见函数值为1。为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数。国际照明委员会从许多人的大量观察结果中取其平均值，得出视见函数-的曲线如下图所示，在380～780nm的区域里，各种波长对应的的视见函数值见书上表1-1。从表列数值可见，波长为740nm的红光，其功率必需大到波长为555nm的绿光的4×103倍，才能引起相同强度的视觉感受。

5、其它波长,,而在可见光谱以外的波段1.1.2.光度学基本物理量图中虚线是暗视觉视见函数?实线是明视觉视见函数??6“坎德拉是指光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射，且在此方向上的辐强度为(1/683)W/sr”式中为辐通量，单位为w；光通量的单位为lm，称为流明；比例系数：C=683lm/W。为了从数量上描述电磁辐射对视觉的刺激强度，引入一个新的物理量，称为光通量，也称为光功率。从定义可见，辐通量为1W，波长等于555nm的绿光的光通量(即视觉感受)为683lm，即1lm的光通量相当辐通

6、量为(对555nm)。对其它波长，1lm光通量所相当的瓦特数都大于。发光强度的单位应是lm/sr，(流明每球面度)，但是国际单位制规定发光强度为七个基本量之一。其它光度学单位从发光强度单位cd导出。例如1lm是发光强度为1cd的点光源在1sr的立体角内的光通量。坎德拉(cd)为基本单位1.光通量光通量的定义为2.发光强度点光源的发光强度定义为在国际单位制中是以长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度这7个量为基本量.7同学们注意一下：书上表1-2列出主要辐射度学量和相应的光度学量及其单位。3.亮度单位为cd/m

7、2(坎德拉每平方米)定义为面光源从单位面积上辐射的光通量4.光出射度入射到单位面积上的光通量称为照度:5.照度单位为lx。面光源的亮度定义为单位为lm/m2(流明每平方米)。也称为面发光度81.1.3.其他基本概念1.点源从强度为Ｉ的点源辐射到立体角的通量为点源沿各方向均匀辐射，则总通量为当点源照射一个小面元dA时，若面元dA的法线与dA到点源连线r的夹角为ө，则照到dA上的通量为根据照度的定义，得该面元上的照度为这就是照度与距离r之间的平方反比定律。仅当光源极小或极远时，平方反比定律才能成立，这时才能把辐射源看作点源。9所

8、以此面源的总辐通量为根据辐出度的定义，可得朗伯源的辐出度与辐亮度的关系一个面积为dS的朗伯源，在立体角内辐射的通量为假设此朗伯源为不透明物质，其辐射通量仅仅分布在半球空间内一个理想化的扩展源，为朗伯源。特点:朗伯源的亮度不随方向而改变。2.扩展源103.漫反射面用MgO或BaSO4粉末压制