《理学光电技术》ppt课件

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1、第一章光电技术基础光电技术本章主要介绍光辐射的度量方法与度量参数，辐射度参数与光度参数的关系热辐射的基本定律光源的基本特征与光源的选择，常用光源光电效应什么是光辐射呢？电磁波　谱频率范围102～1025Hz光辐射　波长区域nm～μm，即10-9～10-3m可见光　波长范围0.38～0.78μm光电器件的光谱响应范围　Ｘ射线到毫米波红外紫外可见光10156182191210101010101010324f/Hz图1-1电磁辐射光谱的分布X射线Γ射线近红外远红外电磁波光电技术基础光电技术最基本的理论是光的波粒二象性。即光是以电磁波方式传播的粒子。光的本质是物质，它具有粒子性，又

2、称为光量子或光子。光子具有动量与能量，并分别表示为p与e，式中h为普朗克常数（6.626×10-34J·s）；v为光的振动频率(s-1)；c为光在真空中的传播速度（3×108m·s-1）。光的量子性成功地解释了光与物质作用时引起的光电效应，而光电效应又充分证明了光的量子性。任何光电系统都离不开光辐射源，所以光辐射原理是光电子技术的基本研究内容之一。度量长度用长度物理量——米、厘米等度量时间用时间物理量——秒、分、时怎样对光辐射进行度量呢？§1-1光辐射的度量§1-1辐射的基本概念光辐射的探测和计量有两套体系辐射度学量：客观的，适用于整个电磁辐射区光度学量：主观的，适用于可见

3、光虽然辐射度学体系和光度学体系的物理量在物理概念上不同，但所用的物理符号一一对应。辐射度物理量用角标“e”表示(emission)光度物理量用角标“ν”表示（vision）下面学习这两套光辐射单位体系物理量。一、辐射度的基本物理量辐射能Qe——焦耳(J)辐射能是以电磁波的形式发射，传输，或者接收的能量辐射通量Φe（辐射功率）瓦特(W)焦耳/秒(J／s)单位时间内发射、传播或接收的辐射能量辐射强度Ie——单位：瓦特·球面度-1(W·sr-1)点辐射源在给定方向上发射的在单位立体角内的辐射通量。在所有方向辐射强度都相同的点辐射源，Ie是常量，则在空间所有方向上发射的辐射通量为４

4、.辐射出射度Me——单位是W／m2反映物体辐射能力的物理量。定义为扩展辐射源表面某点单位面积向半球空间发射的辐射通量。５.辐射照度Ee——单位：W／m2受体的辐射照度Ee定义为照射在面元上的辐射通量dΦe与该面元的面积dA之比，即辐射出射度Me和辐射照度Ee区别辐射出射度Me和辐射照度Ee区别：Me描述面辐射源向外发射的辐射特性，是与光源有关的辐射度参数Ee描述辐射接收面所接收的辐射特性，是与接受器有关的辐射度参数辐射亮度Le单位：瓦特/球面度·米2(w／sr·m2)定义：扩展源(面辐射源)表面一点处的面元在某一给定方向上单位立体角、单位投影面积内发出的辐射通量，如图l-2

5、所示。式中θ是给定方向和辐射源面元法线间的夹角。光谱辐射量度量名称符号定义式单位名称单位符号单色辐射通量Φe,λdΦe/dλ瓦特／微米W／μm单色辐射出射度Me,λdMe/dλ瓦特／米2·微米W／(m2·μm)单色辐射强度Ie,λdIe/dλ瓦特／球面度·微米W／(sr·μm)单色辐射亮度Le,λdLe/dλ瓦特／球面度·米2·微米w／(sr·m2·μm)单色辐射照度Ee,λdEe/dλ瓦特／米2·微米W／(m2·μm)二、光度的基本物理量光度单位体系是一套反映视觉亮暗特性的光辐射计量单位。（人眼的视觉细胞对不同频率的辐射有不同响应，辐射度单位不能正确反映人的亮暗感觉。）辐

6、射度学的基本物理量Qe、Φe、Ie、Me、Le、Ee光频区光度基本物理量Qv、Φv、Iv、Mv、Lv、Ev定义完全一一对应，其关系如表l—2所示。表1-2辐射度量和光度量之间的对应关系辐射度物理量光度量物理量物理量名称符号定义或定义式单位物理量名称符号定义或定义式单位辐射能QehνJ光量QvQv=∫Φvdtlm·s辐射通量ΦeΦe=dQe/dtW光通量ΦvΦv=∫IvdΩlm辐射出射度MeMe＝dΦe／dSW／m2光出射度MvMv＝dΦv／dSlm／m2辐射强度IeIe＝dΦe／dΩW／sr发光强度Iv基本量cd辐射亮度LeLe＝dIe／(dScosθ)W／(m2·sr)(

7、光)亮度LvLv＝dIv／(dScosθ)cd／m2辐射照度EeEe＝dΦe／dAW／m2(光)照度EvEv＝dΦv／dAlx发光强度的单位是坎德拉（candela），简称为坎[cd]。1979年第十六届国际计量大会通过决议，将坎德拉重新定义为：在给定方向上能发射540×1012Hz的单色辐射源，在此方向上的辐强度为（1/683）W/sr，其发光强度定义为一个坎德拉[cd]。对发光强度为1cd的点光源，向给定方向1球面度(sr)内发射的光通量定义为1流明（lm）。发光强度为1cd的点光源在整个球空间所发出的总光通量