_第2章+光电检测用光源

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1、光电检测技术LOGOwww.themegallery.com成都信息工程学院光电技术学院第2章光电检测用光源光的产生及光源分类光源的基本特性参数光电检测常用光源半导体发光管与激光器习题作业成都信息工程学院光电技术学院2一、光源的产生与分类光的辐射光是从实物中发射出来的，是以电磁波传播的物质；粒子在不断地运动：原子内有若干电子围绕原子核；运动有多种可能状态，不同运动状态的电子具有不同能量；当它们的运动受到扰动时就可能发射出电磁波。成都信息工程学院光电技术学院3一、光源的产生与分类假设EE为电

2、子的两个运动状态，E为基态，0，10电子受激获得一定能量而跃迁到激发态E，当1电子从激发态回到基态时，能量从E变到E，10此时发射光子的频率为：E1E0vh为普朗克常数，h=6.62×10-27h应用：由于原子中有很多可能的能级，而原子受激后可发射出多种频率的光。因此，利用光的频率分立特性，用适当的仪器可以把它们分辩出来。（分立的线光谱称为原子光谱，其中每一条谱线代表一个频率的光。）成都信息工程学院光电技术学院4一、光源的产生与分类发光的两种基本形式：（一）热辐射•温度辐射的频率与强度取决于热

3、平衡时的温度•任何高于绝对温度0K的物体都具有热辐射。•自然界中的任何物体都是热辐射体。温度低的物体发红外辐射，5000C左右时物体的温度辐射开始发部分暗红色的可见光。温度越高，发出的辐射波长越短；大约在15000C时的温度辐射体开始发白光。热辐射光谱是连续光谱。应用：热辐射是红外探测技术和温度非接触测量的依据。（二）“发光”辐射1.电致发光：物质中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子从被加速的电子那里获得动能，由低能态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时，就会发出辐射。

4、这一过程称为电致发光。例如：发光二极管所产生的光就是电致发光。成都信息工程学院光电技术学院5一、光源的产生与分类2.光致发光：物体被光直接照射或预先被照射而引起自身的辐射称为光致发光。例如：荧光、示波管、显象管、日光灯等中荧光物质的余辉；钠光灯被另一钠光灯照射发出的黄光(称为共振辐射)；短波长的紫外光照射到杂质(油污)上发出波长较长的可见荧光。光致发光原理：当光投射到物质上时，光子直接与物质中的电子起作用(吸收、动量传递等)，引起电子能态的改变，电子由高能态跃迁到低能态过程中发出辐射。3.化学发光

5、：由化学反应提供能量而引起的发光，称化学发光。例如：磷在空气中缓慢氧化而发光。4.热发光:物体被加热到一定温度而发光，称热发光。例如：钠或钠盐在火焰中发出的钠黄光。热发光的原理是特定的材料在特定的温度下才可能发光。火焰中的原子、离子或电子具有足够的动能去碰撞达到一定温度的钠原子，使钠原子受激而发光，其光谱为线光谱。成都信息工程学院光电技术学院6一、光源的产生与分类光源分类太阳白炽灯、卤钨灯热辐射光源黑体辐射器汞灯荧光灯气体放电光源钠灯氙灯光源金属卤化物灯场致发光灯固体发光光源发光二极管气体激光器固

6、体激光器激光器染料激光器成都信息工程学院光电技术学院半导体激光器7二、光源的基本特性参数1.光通量：光通量：是按照国际约定的人眼视觉特性评价的辐射能通量（辐射功率）。用P表示，单位：光瓦，流明（lm）。光谱光效应函数V：描述人眼对不同波长单色光的视亮度感受性的差异。如图2.1-3明视觉(>3cd/m2)光谱光效应函数(锥状视觉细胞）：将黄绿光=555nm的感觉量定为1，其余波长光的感觉量都小于1，如图中的实线；暗视觉光谱光效应函数（杆状视觉细胞）：以蓝绿光=510nm的感觉量定为1，如图

7、中虚线。K：明视觉最大光谱光视效能（视感度）m成都信息工程学院光电技术学院k=683lm/Wm8二、光源的基本特性参数光通量的计算公式：光通量=视觉函数*辐射通量*Km若为多色光，则光通量为各单色光的总和。即：KVdmE,单位换算：1光瓦等于辐射通量为1W，波长555nm的黄绿光所产生的光感觉量。光瓦单位太大，常用另一较小单位流明（lm）。1光瓦683lm例：已知钠光灯发出波长为589nm的单色光，其辐射通量为10.3W,计算其光通量?已知：明视觉函数V(589)=0.

8、78成都信息工程学院光电技术学院9二、光源的基本特性参数2.发光强度：•发光强度：指光源所发出的光通量在空间的分布密度。不同光源发出的光通量在空间的分布往往不同。公式计算：当点光源在某一方向上的无限小立体角d内发出的光通量为dP时，则该方向上的发光强度为dPId如图2，在一半径为r的球心O处放一光源，它向球表面ABCD所包围面积S上发出P(lm)的光通量。面积S在球心形成的立体角为s2r则这一方向的发光强度为：PI•发光强度的单位：坎德拉（Candela），符号cd。