光電探測器的物理基礎(chǔ)(已修改)
2025-01-25 06:35 本頁面
【正文】 第三章光電探測器 光電探測器的物理基礎(chǔ) 光電子發(fā)射探測器 光電導(dǎo)探測器 光伏探測器 熱電探測器 光電成值器件 各類光電探測器的性能及應(yīng)用比較 第三章光電探測器 光電探測器的物理基礎(chǔ) 光電子發(fā)射探測器 光電導(dǎo)探測器 光伏探測器 熱電探測器 光電成值器件 各類光電探測器的性能及應(yīng)用比較 光電探測器的物理基礎(chǔ) 167。 光輻射與度量 167。 光電探測器概述 167。 光電探測器的性能參數(shù) 167。 光電探測器的噪聲 光輻射與度量 ? 光的基本性質(zhì)回顧 —— 物質(zhì) （ 22個量級 ） 波粒二象性 光輻射與度量 ?光學(xué)中定量地描述輻射能強(qiáng)度的量有兩類： 物理的 —— 輻射度學(xué) 量，是用能量單位描述光輻射能的 客觀 物理量； 生理的 —— 光度學(xué) 量，是描述光輻射能為平均人眼接受所引起的視覺刺激大小的強(qiáng)度。即光度量是具有 標(biāo)準(zhǔn)人眼視覺特性 的人眼所接收到輻射量的度量。 和 光度量 兩者在 研究方法 和 概念 上非常類似，它們的 基本物理量也是一一對應(yīng) 的。 ，或者是評價光電測量系統(tǒng)的指標(biāo)時，輻射度量和光度量是緊密相關(guān)的 。 一、輻射度的基本物理量 1． 輻射能 Q 輻射能是一種以電磁波的形式發(fā)射、傳播或接收的能量，單位為 J(焦耳 )。 ?當(dāng)輻射能被物質(zhì)吸收時，可以轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，如熱能、電能等。 2． 輻射通量 Φ 輻射通量又稱 輻射功率 P，是輻射能的時間變化率。單位為 W(瓦 )，是單位時間內(nèi)發(fā)射、傳播或接收的輻射能。 Φ=dQ/dt (J／ s，焦耳每秒 ) 3． 輻射強(qiáng)度 I 點輻射源在給定方向上單位立體角內(nèi)的輻射通量 ， 單位為 W／ sr(瓦每球面度 )。 I = d Φ d ω 在 所有方向上輻射強(qiáng)度都相同的點輻射源 在有限立體角 ω內(nèi)發(fā)射的輻射通量為 Φ= I ω ?在空間所有方向 ( ＝ 4 )上發(fā)射的輻射通量為 Φ=4π I ?實際上， 一般輻射源多為各向異性的輻射源 ，其輻射強(qiáng)度隨方向而變化，如圖所示。 π ω 4． 輻射照度 E 輻射照度為投射在單位面積上的輻射通量 ， dA是投射輻射通量 dΦ的面積元 ， 單位為 W／ m2(瓦每平方米 )。 E＝ dΦ／ dA 5． 輻射出射度 M 輻射出射度為擴(kuò)展輻射源單位面積所輻射的通量 ， dΦ是擴(kuò)展源表面 dS在半球空間 （ 2π 立體角 )所發(fā)出的總的輻射通量 ， 單位為 W／㎡ (瓦每平方米 )。 M=dΦ／ dS ?E和 M的單位相同 ， 區(qū)別：前者是描述輻射接收面（ 探測器 ） 所接收的輻射特性 。 后者則為描述擴(kuò)展輻射源向外發(fā)射的輻射特性 。 6．輻射率 L ? 輻射率定義為輻射強(qiáng)度與輻射表面在垂直于該方向平面上的投影面積的比值。又稱輻射亮度 。 二．光譜輻射量 輻射量的光譜密度 。 變化率 。 ? 光譜輻射通量 Ф（ λ） ： 輻射源發(fā)出的光在波長 λ處的單位波長間隔內(nèi)的輻射通量 。輻射通量與波長的關(guān)系如圖 。其關(guān)系式為 ?單位為 W／ μm(瓦每微米 )，或 W／ nm(瓦每納米 )。 ?多色輻通量，全色輻通量 ?前面介紹的幾個重要的輻射量，都有與光譜輻射量相對應(yīng)的關(guān)系： 光譜輻照度： 光譜輻射出射度： 光譜輻射亮度： 輻射源的總輻射通量是： 三、光度學(xué)的基本物理量 1． 光譜光視效能 ?人的視神經(jīng)對 各種不同波長光 的感光靈敏度存在差異 。 不同的人 對各種波長光的感光靈敏度也有差異 。 ?對人眼來說采用光譜光視效能 K(λ)來表征不同波長輻射下的響應(yīng)能力。光譜光視效能 K(λ)為 同一波長 下光譜 光通量 與光譜 輻通量 之比，即 K(λ)=Φvλ/Φeλ ? 由于人眼對等能量的不同波長的可見光輻射能所產(chǎn)生的光感覺是不同的， 國際照明委員會 (CIE)根據(jù)對許多人的大量觀察結(jié)果，確定了人眼對各種波長光的平均相對靈敏度，稱之為“標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者” 光譜光視效率 ，或稱之為 視見函數(shù) V(λ )。 ? 不同光亮度條件下，人眼對波長的 光譜光視效率 不同，分為 明視覺光譜光視效率 和 暗視覺光譜光視效率。 ?暗視覺光譜光視效率 虛線是亮度小于 ㎡ 時的暗視覺光譜光視效率 ， 用Vˊ(λ)
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