光電子技術(shù)第1章光源(已修改)
2025-01-08 13:38 本頁面
【正文】 第 1章 光源 輻射度學(xué)與光度學(xué)的基礎(chǔ)知識 熱輻射光源 氣體放電光源 激光器 發(fā)光二極管 (LED) 一切能產(chǎn)生光輻射的輻射源都稱為光源 ?天然光源 ?人造光源 電磁波譜 按照發(fā)光機(jī)理， 光源的分類： 需要了解各類光源的發(fā)光機(jī)理、重要特性、適用場合，以便正確選用光源。 ????????????????????????????????????????發(fā)光二極管半導(dǎo)體激光器染料激光器固體激光器氣體激光器激光器氘燈氙燈金屬鹵化物燈鈉燈汞燈氣體放電光源白熾燈、鹵鎢燈太陽、黑體輻射器熱輻射光源光源光纖激光器 發(fā)光二極管 輻射度學(xué)與光度學(xué)的 介紹描述光輻射的一套參量 一、輻射度的基本物理量 單位為 J（焦耳） 又稱輻射功率 單位為 W（瓦、焦耳每秒） 描述點(diǎn)輻射源的輻射功率在不同方向上的分布。 eQe? ? ?,eI ??基礎(chǔ)知識 ( , ) ee dId?? ???單位 : （瓦每球面度） Wsr 與輻射亮度 eM ? ?,eB ??eedMdS??單位： （瓦每平方米） 2Wm2 ( , )(, c os c oseee d dIB dS d dS ???? ????? ?） 單位： （瓦每球面度平方米 ） ? ?2W sr m? 的定義 的定義 eM ? ?,eB ?? eLeedLdS??單位： （瓦每平方米） 2Wm 輻射量的光譜密度，輻射量隨波長的變化率 。 光譜輻射通量 與波長的關(guān)系 ()e??() ee dd? ????0 ()ee d???? ? ??其它輻射度量都有類似關(guān)系 。 二、光度的基本物理量 V(λ): 人眼對各種光波長的 相對靈敏度 詳見表 光度量與輻射度量是一一對應(yīng)的。 輻射度 量 是客觀物理量， 光度量體現(xiàn)了人的視覺特性。 ⑴ 光能 單位： lms （流明 秒 ） ⑵ 光通量 單位： lm （流明） ⑶ 發(fā)光強(qiáng)度 單位： cd（坎德拉） 發(fā)光強(qiáng)度 是光度量中最基本的單位。在明視覺時，規(guī)定： 時， vvdId???vQv?vIv 555 nm? ?111683lm Wcdsrsr?? 即： 1W = 683 lm 此時， V(λ ） =1 555 nm? ?V(λ ）＜ 1 1W ＜ 683 lm 時， 可見，輻射通量與光通量之間的換算關(guān)系： 1W = 683 V(λ ） lm ， 定義： Km = 683 lm /W ( ) ( ) ( )v m eKV? ? ?? ? ?0 ( ) ( )v m eK V d? ? ??? ??有關(guān)系式： ⑷ 光出射度 與光亮度 vMvBvvdMdS??單位： lm /m2 2c os c osvvvd dIBdS d dS??????單位： cd/m2 實(shí)用單位： sb(熙提 ) 1sb = 104cd/m2 ⑸ 光照度 vLvvdLdS??單位： lx（勒克斯） 1 lx =1 lm/m2 普適關(guān)系式： 0 ( ) ( )V m eX K V X d? ? ??? ?三、光源的輻射效率與發(fā)光效率 21()eeedPP??????????0( ) ( )mevvK V dPP? ? ??????? ?輻射效率 發(fā)光效率 單位： lm/W 熱輻射光源 一、理想的熱輻射光源 α(λ ， T)=1 — 絕對黑體 在熱平衡條件下 ? ? ? ? ? ?, , ,e b e bM T T L T? ? ? ??絕對黑體熱輻射能力最強(qiáng)。 由于內(nèi)部原子、分子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生輻射的光源 輻射光譜是連續(xù)光譜 215(, ( 1 )eb cTcMTe ?? ?? ?）普朗克公式 5mhckT? ? ? ? ? ?40,e b e bM T M T d T? ? ?????維恩位移定律 斯蒂芬 — 玻爾茲曼定律 隨著溫度 T的升高， 峰值波長 向短波方向移動， 總出射度 迅速增加 。 m? ? ?ebMT絕對黑體的溫度決定了它的輻射光譜分布 灰體： α(λ ， T)＜ 1的熱輻射光源， 具有與 絕對黑體 類似的輻射規(guī)律。 色溫；相關(guān)色溫 二、實(shí)際的熱輻射光源 太陽的光譜分布 非常接近于 絕對黑體 黑體輻射器： 科學(xué)制作的小孔空腔結(jié)構(gòu)，可以很好地實(shí)現(xiàn)絕對黑體的輻射功能。 常用作標(biāo)準(zhǔn)光源，最高工作溫度是 3000K。 灰體 鎢絲做燈絲 玻璃泡殼 。色溫約 2800K,輻射光譜約 ～ 3μ m。 可見光占 6～ 12%，用于照明； 加紅外濾光片可作為近紅外光源。 石英泡殼 。泡殼內(nèi)充入微量鹵族元素或其化合物 （如溴化硼） 。形成鹵鎢循環(huán)。 色溫 3200K以上 ,輻射光譜為 ～ 。 發(fā)光效率可達(dá) 30lm/W(為白熾燈的 2～ 3倍 )， 作儀器白光源 . 鹵鎢燈 白熾燈 氣體放電光源 發(fā)光機(jī)理： 氣體放電。 泡殼：用玻璃
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