光机电测控技术基础第2章光电技术基础.pptx

目录
2-1 光的基本概念
2-2 光辐射
2-3 热辐射
2-4 光源的基本特性参数
2-5 光电技术中的光源
2-6 光辐射调制概述
2018/9/19
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
2018/9/19
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
2018/9/19
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,是辐射能的时间变化率。单位:瓦[W]。
Φe=d Qe/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
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
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
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
光度学量
光谱光视效率:
人的视神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