光电检测技术课件(第二章).ppt

光电检测技术贾丹平(办公地点:信息楼536)
SHENYANG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
第二章光电检测应用中的基础知识
主要内容:
电磁波谱与光辐射
辐射度学和光度学基本概念
热辐射基本定律
1
2
3
本章重点:热辐射基本定律
2
第二章光电检测应用中的基础知识
§ 电磁波谱与光辐射
一、电磁波谱
3
§ 电磁波谱与光辐射
目前已经发现并得到广泛利用的电磁波有波长达104m以上的,也有波长短到10-5nm以下的。
4
§ 电磁波谱与光辐射
以电磁波形式或粒子(光子)形式传播的能量,可以用光学元件反射、成像或色散,这种能量及其传播过程称为光辐射。
二、光辐射
5
§ 辐射度学和光度学基本概念
辐射度学研究各种电磁辐射的传播和量度。辐射度学单位是纯粹物理量的单位;光度学所讨论的仅是可见光波的传播和量度,因此光度学的单位必须考虑人眼的响应,包含了生理因素。为了便于区分,辐射度学和光度学各量分别加脚标“e”和“v”。
一、辐射量
1、辐射能Qe :是以辐射形式发射或传播的电磁波(主要指紫外、可见光和红外辐射)能量。单位是J。
2、辐射通量(辐射功率)
对辐射源来说,其辐功率定义为单位时间内向所有方向发射的能量,对于电磁波的传播来说,辐功率的定义是单位时间通过某一截面的辐射能。单位为W(瓦[特])。
6
§ 辐射度学和光度学基本概念
3、辐[射]强度Ie
定义: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。单位为W/sr(瓦/球面度)。

对于均匀辐射的点光源,向所有方向发射的总辐射通量是: 则该点辐射体在各个方向的辐射强度为:
7
§ 辐射度学和光度学基本概念
4、辐[射]亮度(或称辐射度)Le
对于小面积的面辐射源,以辐亮度Le来表示其表面不同位置在不同方向上的辐射特性。
一小平面辐射源的面积为dS,与dS的法线夹角的方向上有一面元dA。若dA所对应的立体角内的辐通量为,则面源在此方向上的辐亮度为
式中是面辐射源正对dA的有效面积。辐亮度Le就是该面源在某方向上单位投影面积辐射到单位立体角的辐通量。单位为W/(m2·sr)。
8
§ 辐射度学和光度学基本概念
5、辐[射]出[射]度Me
面辐射源的单位面积上辐射的辐射通量,即把辐亮度对所有可能方向的角积分,即
单位为W/m2。
6、辐照度Ee
表示每单位受照面接受的辐通量,即

辐照度的单位为W/m2。
9
§ 辐射度学和光度学基本概念
二、光度量
1、视见函数
人眼是最常用的可见光接受器。对不同波长的电磁辐射有不同的灵敏度,不同人的眼睛,其灵敏度也有差异。为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度,引入视见函数。国际照明委员会从许多人的大量观察结果中取其平均值,得出视见函数曲线,图中虚线是暗视觉视见函数,实线是明视觉视见函数。人眼对于波长为555nm的绿色光最敏感,取其视见函数值为1。
10