第二章 光电检测技术基础ppt课件.ppt

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1、第二章光电检测技术基础8/7/20211光的基本性质辐射与光度学量半导体基础知识光电效应8/7/20212一.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8/7/20213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;光是由许多光量子组成的，光量子具有的能量为hv.1905年，爱因斯坦在解释光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8/7/202148/7/202151.辐

2、射度学对各种电磁辐射进行定量评价的一门科学评价对象：电磁辐射2.光度学评价对象：可见光辐射对可见辐射作用于人眼所引起的“光”感觉进行定量评价，是一种生理效应用下标(e)用下标(v)8/7/20216紫外辐射可见光辐射X光辐射红外光辐射电磁辐射红、橙、黄、绿、青、蓝、紫(100~380nm)(380~780nm)（10~100nm)(780nm~1mm)8/7/202178/7/20218光源的辐射特性辐射是一种能的形式，既有电磁本质又有量子本质。凡高于绝对零度的物体都有热辐射，温度低的发射红外光，到500度开始发射暗红色可见光，温度升高到1500度开始发白光。凡

3、能发射连续光谱而辐射是温度的函数的物体，称为热辐射体，如动植物体、太阳及白炽灯。8/7/20219二.辐射与光学度量1.辐射度量辐射能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]辐射能密度：单位体积内的辐射能，表征辐射能的空间特性。单位：焦耳/立方米辐射通量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］8/7/202110辐照度Ee：单位面积上所接受的辐射通量。单位：［W/m2］辐射出射度Ｍe：辐射体在

4、单位面积内所辐射的通量（也称辐射本领）。单位：［W/m2］辐射亮度Ｌe：由辐射表面定向发射的辐射强度。单位：［W/m2．Sr］光谱辐射通量Φe（λ）：辐射通量的光谱密度，即单位波长间隔内的辐射通量。8/7/202111基本辐射度量的名称、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-28/7/2021122.光度量的最基本单位发光强度Iv：光源在给定方向上单位立体角内

5、所发出的光通量,(发出波长为555nm的单色辐射，在给定方向上的发光强度规定为1cd)。单位：坎德拉（Candela）［cd］，它是国际单位制中七个基本单位之一。光通量Φv：光辐射通量对人眼所引起的强度值,(光强度为1cd的均匀点光源在1sr内发出的光通量)。单位：流明［lm］。光照度Ev：单位面积所接受的入射光的量，单位：勒克斯［lx］，相当于1平方米面积上接受到1个流明的光通量。光出射度MV:光源表面给定点处单位面积向半空间内发出的光通量8/7/202113光亮度LV:光源表面一点处的面元da在给定方向上的发光强度dI与该面元在垂直于给定方向的正投影面积之比

6、．单位；坎德拉每平米(cd/m²)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。光度量只在可见光区（３８０nm　－　７８０nm)才有意义。辐射度量和光度量都是波长的函数。8/7/202114晴天阳光直射地面照度约为100000lx晴天背阴处照度约为10000lx晴天室内靠窗附近照度约为2000lx晴天室内中央照度约为200lx晴天室内角落照度约为20lx阴天室外50—500lx阴天室内5—50lx月光（满月）2500lx日光灯5000lx电视机荧光屏100lx

7、阅读书刊时所需的照度50~60lx在40W白炽灯下1m远处的照度约为30lx晴朗月夜照度约为0.2lx黑夜0.001lx8/7/202115辐射度学基本物理量介绍1.辐射功率（辐射通量）对于辐射源说----单位时间内向空间各个方向发射的总能量。单位：W（瓦特）对于电磁波的传播----单位时间通过某一截面的电磁波能量对于电磁波的接收----单位时间内某一截面接收到的电磁能发射A1A2传播A接收如果是多波长辐射，则有：光谱功率谱密度8/7/202116点光源:在某一方向上，在单位立体角内发出的辐射通量（描述辐射体在不同方向上的辐射特性）。2、辐射强度单位：向空间各个

8、方向辐射均匀的点光源：如