第光电检测技术基础ppt课件.ppt

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1、济南大学物理科学与技术学院1第二章光电检测技术基础济南大学物理科学与技术学院22.1光的基本性质2.2辐射与光度学量（雷2.1）2.3半导体基础知识（雷2.2）2.4光电效应（雷2.3）主要内容济南大学物理科学与技术学院32.1光的基本性质牛顿——微粒说根据光直线传播现象，对反射和折射做了解释不能解释较为复杂的光现象：干涉、衍射和偏振波动理论惠更斯、杨氏和费涅耳等解释光的干涉和衍射现象麦克斯韦电磁理论：光是一种电磁波济南大学物理科学与技术学院6光量子说1900年普朗克在研究黑体辐射时，提出辐射的量子论1905年，爱因斯坦在解释光

2、电发射现象时提出光量子的概念光子的能量与光的频率成正比光具有波粒二象性济南大学物理科学与技术学院72.2辐射度和光度量的基本物理量辐射是一种能的形式，它有电磁本质，又具有量子性质。辐射度量是用能量单位描述辐射能的客观物理量。光度量是光辐射能为人眼接受所引起的视觉刺激大小的度量，即光度量是具有平均人眼视觉响应特性的人眼所接收到的辐射量的度量。因此，辐射度量和光度量都可定量地描述辐射能强度，但辐射度量是辐射能本身的客观度量，是纯粹的物理量；而光度量则还包括了生理学、心理学的概念在内。附：立体角知识：思考：整个球面的立体角是多少？辐射

3、能Qe：一种以电磁波的形式发射、传播或接受的能量。单位：焦耳[J]辐射通量Φe：单位时间内通过一定面积发射、传播或接受的能量，又称辐射功率Pe，是辐射能的时间变化率。单位：瓦［Ｗ］辐射强度Ｉe：点辐射源在给定方向上通过单位立体角内的辐射通量。单位：［W/Sr］一光的辐射度量，下标“e”单位：瓦特球面度-1（Wsr-1）。由辐射强度的定义可知，如果一个置于各向同性均匀介质中的点辐射体向所有方向发射的总辐射通量是e，则该点辐射体在各个方向的辐射强度Ie是常量，有辐射强度Ｉe：点辐射源在给定方向上通过单位立体角内的辐射通量。单位

4、：［W/Sr］济南大学物理科学与技术学院13辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射通量。单位：［W/m2］辐射出射度Ｍe：辐射源单位面积所辐射的通量（也称辐射本领）。单位：［W/m2］dAdA辐射亮度Ｌe：辐射表面定向发射的辐射强度。单位：［W/m2．Sr］式中是给定方向和辐射源面元法线间的夹角。单位：瓦特/球面度米2光谱辐射通量Φλ（λ）：辐射通量的光谱密度，即单位波长间隔内的辐射通量。二光谱辐射度量（辐射量的光谱密度），下标“λ”光谱辐射出射度光谱辐照度光谱辐射强度光谱辐射亮度济南大学物理科学与技术学院16基本辐射度量的名

5、称、符号和定义方程名称符号定义方程单位符号辐射能Q,焦耳J辐射能密度焦耳／立方米Jm-3辐射通量，辐射功率瓦特W辐射强度Ｉ瓦特／球面度Wsr-1辐射亮度Ｌ瓦特／球面度平方米Wm-2sr-1辐射出射度Ｍ瓦特／平方米Wm-2辐射照度Ｅ瓦特／平方米Wm-2济南大学物理科学与技术学院17大量的光源是作为照明用途，照明光源的特性只用前面所述的一些能量参数来描述是不够的，因为能量参数并没有考虑到人眼的作用。由于照明的效果最终是以人眼来评定，因此照明光源的光学特性必须用基于人眼视觉的光学参量即光度量来描述。三光度量下标为ν济南大学物理科学与技

6、术学院18视见函数（光谱光视效率）V（λ）是CIE推荐的平均人眼光谱光视效率（或称视见函数），表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别。对于明视觉，对应为辐射通量Φe（555）与某波长λ能对平均人眼产生相同光视刺激的辐射通量Φe（λ）的比值。另一定义：在引起相同的视觉响应条件下，若光波长为λ的光所需要的光辐射功率为P(λ)，而对光波长为555nm的光（人眼对此波长的光最敏感）所需要的光辐射功率为P(555)，则定义V(λ)=P(555)/P(λ)为波长λ的视见函数V(λ)=Φe(555)/Φe(λ)光通量Φv：光辐射通量对人眼所引起的

7、视觉强度值。单位：流明［lm］。Km是最大光谱光视效能（常数）,对于555nm的明视觉，Km=683lm/W.Km是最大光谱光视效能（常数）,对于555nm的明视觉，Km=683lm/W.光通量光谱辐射通量发光强度Iv：光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量。单位：坎德拉（Candela）［cd］，它是国际单位制中七个基本单位之一。该光源发出频率为540*1012Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683W/Sr。光照度Ev：单位面积所接受的入射光的量，单位：勒克斯［lx］（lm/m2），相当于1平方米面积上接受到1

8、个流明的光通量。光出射度：lm/m2光亮度：cd/m2，坎德拉每平方米济南大学物理科学与技术学院24光度量和辐射度量的定义、定义方程是一一对应的。辐射度量下标为e，例如Qe，Φe，Ie，Me，Ee，光度量下标为v，Qv，Φv，Iv，Lv，Mv，Ev。光度量只在可