理學光電技術ppt課件(已修改)
2025-03-05 15:51 本頁面
【正文】 第一章光電技術基礎 光電技術 ? 本章主要介紹 ? 光輻射的度量方法與度量參數，輻射度參數與光度參數的關系 ? 熱輻射的基本定律 ? 光源的基本特征與光源的選擇，常用光源 ? 光電效應 什么是光輻射呢？ 電磁波 譜頻率范圍 102～ 1025Hz 光輻射 波長區(qū)域 nm ～ μm ，即 109～ 103m 可見光 波長范圍 ～ 光電器件的光譜響應范圍 Ｘ射線到毫米波 紅外 紫外 可見光 10 15 6 18 21 9 12 10 10 10 10 10 10 10 3 24 f /Hz 圖 11 電磁輻射光譜的分布 X射線 Γ射線 近紅外 遠紅外 電磁波 光電技術基礎 ? 光電技術最基本的理論是光的波粒二象性。即光是以電磁波方式傳播的粒子。 ? 光的本質是物質，它具有粒子性，又稱為光量子或光子。光子具有動量與能量，并分別表示為 p與 e，式中h為普朗克常數（ 1034Js）； v為光的振動頻率(s1)； c為光在真空中的傳播速度（ 3 108ms1）。 ? 光的量子性成功地解釋了光與物質作用時引起的光電效應，而光電效應又充分證明了光的量子性。 ? 任何光電系統(tǒng)都離不開光輻射源，所以光輻射原理是光電子技術的基本研究內容之一。 ? 度量長度用長度物理量 —— 米、厘米等 ? 度量時間用時間物理量 —— 秒、分、時 ? 怎樣對光輻射進行度量呢？ 167。 11 光輻射的度量 167。 11 輻射的基本概念 ? 光輻射的探測和計量有兩套體系 ?輻射度學量 ：客觀的，適用于整個電磁輻射區(qū) ?光度學量：主觀的，適用于可見光 ? 雖然 輻射度學 體系和 光度學 體系的物理量在物理概念上不同，但所用的物理符號一一對應。 ? 輻射度物理量用角標 “ e”表示 (emission) ? 光度物理量用角標 “ ν”表示（ vision） 下面學習這兩套光輻射單位體系物理量 。 一、輻射度的基本物理量 ? 輻射能 Qe—— 焦耳 (J) 輻射能 是以電磁波的形式發(fā)射，傳輸，或者接收的能量 2. 輻射通量 Φe（ 輻射功率 ） 瓦特 (W) 焦耳 /秒 (J／ s) ? 單位時間內發(fā)射、傳播或接收的 輻射能量 dtdQ ee ??3. 輻射強度 Ie—— 單位： 瓦特 球面度 1(Wsr 1) ? 點輻射源 在給定方向上發(fā)射的在單位立體角內的輻射通量。 ???ddI ee在所有方向輻射強度都相同的點輻射源， Ie是常量，則在空間所有方向上發(fā)射的輻射通量為 ?4eeI??４ . 輻射出射度 Me—— 單位是 W／ m2 反映 物體輻射能力 的物理量。 ? 定義為擴展輻射源表面某點單位面積向半球空間發(fā)射的輻射通量 。 dSdM ee??５ . 輻射照度 Ee —— 單位： W／ m2 ? 受體的輻射照度 Ee ? 定義為照射在面元上的輻射通量 dΦe與該面元的面積 dA之比，即 dAdE ee??輻射出射度 Me和輻射照度 Ee區(qū)別 ? 輻射出射度 Me和輻射照度 Ee區(qū)別： ? Me描述面輻射源向外發(fā)射的輻射特性，是與光源有關的輻射度參數 ? Ee描述輻射接收面所接收的輻射特性，是與接受器有關的輻射度參數 6. 輻射亮度 Le ? 單位： 瓦特 /球面度 米 2(w／ srm2) 定義： 擴展源 (面輻射源 )表面一點處的面元在某一給定方向上單位立體角、單位投影面積內發(fā)出的輻射通量，如圖 l2所示。 式中 θ 是給定方向和輻射源面元法線間的夾角。 ?? co sco s2dSdddSdIL eee ????7. 光譜輻射量 度量名稱 符號 定義式 單位名稱 單位符號 單色輻射通量 Φe, λ dΦe/dλ 瓦特／微米 W／ μm 單色輻射出射度 Me, λ dMe/dλ 瓦特／米 2微米 W／ (m2μm) 單色輻射強度 Ie, λ dIe/dλ 瓦特／球面度 微米 W／ (sr μm) 單色輻射亮度 Le, λ dLe/dλ 瓦特／球面度 米 2微米 w／(srm2μm) 單色輻射照度 Ee, λ dEe/dλ 瓦特／米 2微米 W／ (m2μm)
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