南京理工大学1 光电基础

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1、南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础第一章光电检测基础一辐射度量和光度量1光辐射量2黑体辐射3光度量4光学系统的光度学南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础1光辐射量立体角Ωσ⋅cosαdΩ=2R球面度Steradian(Ｓr)Ω=∫dΩ=4π南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础1光辐射量β2π(R⋅sin)SC22βΩ===π⋅sin22RR2ββsin=Sc222Ssβ=π⋅4β南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础(一)光辐射量¢1.辐射能Q¢2.辐射通量φdQΦ=dt¢３

2、.辐射强度ＩdΦΦΦI=I=I=dΩΩ4π南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础¢4.辐射亮度Ｌ2dIdΦL==dA⋅cosθdΩ⋅dA⋅cosθ¢5.辐射出射度ＭdΦM=dA南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础¢６.辐射照度ＥdΦE=dA¢7.辐射量HH=∫E(t)dtH=E⋅t南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础光谱量子流速率dΦΦdλdN==λhνhν∞ΦdλN=∫λ0hν780ΦλdλN=∫λ380hc南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础2黑体辐射¢基尔霍夫定律dΦ(λ

3、)单位波长光谱辐射通量dΦ′(λ)吸收的光谱辐射通量()dΦ′(λ)αλ,T=()光谱吸收比dΦλα()λ,T⇒M(λ,T)M(λ,T)=M=f(λ,T)bλα(α,T)物体的光谱辐射出射度和光谱吸收比的比值与物体的性质无关，都等于同一温度下绝对黑体的光谱辐射出射度南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础2黑体辐射¢黑体辐射dΦ′(λ)α()λ,T==1dΦ()λ南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础2黑体辐射¢黑体辐射定律－－－普朗克定律22πhc1M=•λ5hc/kTeλ−1λC=3.74

4、*10-16W.M21−5c2/λT−1−1C=1,44*10-2M.K=C(e)2λ1南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础2黑体辐射光谱辐射出射度Mb南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础2黑体辐射λ=α/T¢黑体辐射定律－－－维恩位移定律mdMd⎡c⎤λ=⎢1⎥=0dd5()c2/λTλλ⎣λe−1⎦c2=5()1−e−c2/λmTλTmc2=4.965114λTmλT=C/4.965114=2897.95m2南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础2黑体辐射黑体温度K峰值波长μm黑

5、体温度K峰值波长μm3009．6642000．69010002．944000．65928001．03546000．63030000．96648000．60432000．90650000．58034000．85252000．55736000．80554000．53738000．76356000．51740000．72458000．500南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础2黑体辐射¢黑体辐射定律－－－斯忒藩－黑体辐射的总光辐射只和波尔滋曼定律温度有关∞∞12−5M=Mdλ=2πhcλ⋅dλ∫0λ

6、∫0hc/kTe2−14∞d(λT)=cT1∫0(T)5(ec2/λT−1)λ44c14πc1π44=T⋅6⋅=T=σT4c29015c2σ4L=Tπ南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础3光度量视见函数¢光通量Φ=KΦ⋅V(λ)dλlm(流明)m∫λλ¢发光强度:dΦI=坎德拉candeladΩΦ=IdΩ2ππ()∫ΩΦ=∫∫Iθ,ϕsinθdθdϕ00南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础10.90.80.70.6数0.5视见函0.40.30.20.1035040045050055560

7、0650700750800850波长(nm)南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础3光度量¢照度：投射到单位面积上的光通量dΦE=dA单位：勒克斯（lx）12lx=1lm/m南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础3照度及距离平方反比定律¢距离平方反比定律I=dΦ=dΦdΦII2=2E=dΩdA/RdARR2IE=cosα2R南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础3照度及距离平方反比定律¢距离平方反比定律ILAE==22llAΩ=2lE=LΩ南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础3照度

8、及距离平方反比定律¢推论1:(光阑原理)SE=LΩ=L×p2d¢推论２南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础3光度量¢亮度：单位面积上的发光强度dIL=dAdΦdII=2dΩdΦL=L=dAcosθdΩdAcosθ南京理工大学电光学院第一章光电检测技术基础3光度量¢例：Ｈe-Ne激光功率Ｐ＝lmw，波长λ＝633nm，光束的截面积A=1mmxmm,光束的发散角Ω＝10-3sr，求激光的亮度L。Φ=K⋅P⋅V(λ)mK⋅P⋅V(λ)683lm/W×1×10−3W×0