光机电测控技术基础【第2章 光电技术基础】ppt课件.ppt

《光机电测控技术基础【第2章 光电技术基础】ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光机电测控技术基础任课教师:严晗武汉理工大学机电工程学院第2章光电技术基础目录2-1光的基本概念2-2光辐射与热辐射2-3光源的基本特性参数2-4光电技术中的光源2-5光学量的测试技术2-6光辐射调制概述牛顿——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2-1光的基本概念光量子说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2-1光的基本概念光辐射狭

2、义：可见光广义：可见光、红外辐射、X射线、紫外辐射……2-1光的基本概念辐射度学量：用能量单位描述光辐射能的客观物理量（物理的，用下脚标“e”表示）光度学量：描述光辐射能被平均人眼接受后所引起的视觉刺激的强度（生理的，用下脚标“v”表示）光度学量是以人眼对光辐射刺激所产生的视觉为基础，受到了主观视觉的限制，不是客观的物理学描述方法。辐射度学量和光度学量是一一对应的，它们之间有着一定的关系。2-2光辐射与热辐射辐射度学量辐射能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

3、变化率。单位：瓦[W]。Φe=dQe/dt辐射是一种能量形式，既有电磁性质，又有量子性质。辐射伴随着能量的转移。2-2光辐射与热辐射辐射强度Ie：点辐射源在给定方向单位立体角内的辐射通量，单位为W/sr（瓦每球面度），Ie＝dΦe／dΩ辐射亮度Le：扩展源表面一点处的面元在给定方向上单位立体角、单位投影面积内发出的辐射通量。单位为W／sr·m2（瓦每球面度平方米）2-2光辐射与热辐射辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射通量，即Ee＝dΦe／dA，单位为W／m2(瓦每平方米)。dA是投射辐射通量dΦe的面积元。辐射出射度Me：扩展辐射源单位面积所辐射的通量，即dΦe／dS，dΦe

4、由是扩展源表面dS在各方向上所发出的辐射通量，单位为W/m2(瓦每平方米)。Ee和Me的单位相同，其区别在于：Ee是描述辐射接收面所接收的辐射特性，而Me则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。2-2光辐射与热辐射辐射源所辐射的能量往往由许多不同波长的单色辐射所组成。为了研究各种波长的辐射通量，需要对某一波长的单色光的辐射能量作出相应的定义。光谱辐射通量Φe（λ）：辐射源发出的光在波长λ处的单位波长间隔内的辐射通量。也叫辐射通量的光谱密度。即光谱辐射通量是辐射通量随波长的变化率。单位为W／μm(瓦每微米)，或W／nm(瓦每纳米)。2-2光辐射与热辐射光度学量光谱光视效率：人的视神

5、经对各种不同波长光的感光灵敏度是不一样的；对绿光最灵敏，对红、蓝光灵敏度较低；另外，受视觉生理和心理影响，不同的人对各种波长光的感光灵敏度也有差异。视见函数（“标准光度观察者”光谱光视效率）：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，确定了人眼对各种波长光的平均相对灵敏度。2-2光辐射与热辐射明视觉光谱光视效率：亮度>3cd/m2，V(λ)，峰值在555nm，锥体细胞暗视觉光谱光视效率：亮度<0.001cd/m2，V′(λ)，峰值在507nm，杆状细胞0507555700620380V(λ)V'(λ)波长（nm）光谱光视效率0.20.40.60.81.02-2光辐射与

6、热辐射光度学量是以人眼对光辐射刺激所产生的视觉为基础，受到了主观视觉的限制，不是客观的物理学描述方法；只在可见光波段有意义；用下脚标“v”表示，辐射度学量和光度学量是一一对应的。2-2光辐射与热辐射辐射度量和光度量的对照表辐射度量符号单位光度量符号单位辐射能QeJ光能QVlm·s辐射通量ΦeW光通量ΦVlm辐射照度EeW·m-2光照度EVlx=lm·m-2辐射出度MeW·m-2光出射度MVlx辐射强度IeW·sr-1发光强度IVcd=lm·sr-1辐射亮度LeW·m-2sr-1光亮度LVcd·m-22-2光辐射与热辐射坎德拉（candela，cd）：发光强度（IV）的单位，国际

7、单位制中七个基本单位之一。定义是发出频率为540×1012Hz(对应在空气中555nm)的单色辐射，在给定方向上的辐射强度为1/683Wsr-1时，在该方向上的发光强度为1cd。流明（lm）：光通量（ΦV）的单位，定义是发光强度为1cd的均匀点光源在单位立体角（1sr）内发出的光通量。勒克斯（lx）：光照度（EV）的单位，它相当于1lm的光通量均匀地照在1m2面积上所产生的光照度。光度量的主要单位2-2光辐射与热辐射光度量与辐射量之间的统一函数关系Km：光功当量，明视觉的最大光谱光视效率系数