【正文】 變化電光效應(yīng)的分析可用幾何圖形——折射率橢球體的方法，這種方法直觀、方便。⑶空間相位起伏如果不是用靶面接收，而是在透鏡的焦平面上接收，就會發(fā)現(xiàn)像點抖動。采用寬的光束可減小光束漂移。C/km時，c為負(fù)，光束向上彎曲。如忽略濕度影響，在光頻段大氣折射率n可近似表示為 ()P為大氣壓強(qiáng)； T為大氣溫度（K）。⑵ 光束的彎曲和漂移接收平面上，光束中心的投射點（即光斑位置）以某個統(tǒng)計平均位置為中心，發(fā)生快速的隨機(jī)性跳動（其頻率可由數(shù)赫到數(shù)十赫），此現(xiàn)象稱為光束漂移。107m1/3⑴ 大氣閃爍光束強(qiáng)度在時間和空間上隨機(jī)起伏，光強(qiáng)忽大忽小，即所謂光束強(qiáng)度閃爍。大氣速度、溫度、折射率的統(tǒng)計特性服從“2/3次方定律” ()i分別代表速度（v）、溫度（T）和折射率（n）；r為考察點之間的距離；Ci為相應(yīng)場的結(jié)構(gòu)常數(shù)，單位是m1/3。由于氣體的粘滯系數(shù)h 較小，所以氣體的運動多半為湍流運動。2. 大氣湍流效應(yīng)在氣體或液體的某一容積內(nèi)，慣性力與此容積邊界上所受的粘滯力之比超過某一臨界值時，液體或氣體的有規(guī)則的層流運動就會失去其穩(wěn)定性而過渡到不規(guī)則的湍流運動，這一比值就是表示流體運動狀態(tài)特征的雷諾數(shù)Re： ()式中，r 為流體密度（kg/m3）；l為某一特征線度（m） Dvl為在 l量級距離上運動速度的變化量（m/s）；h 為流體粘滯系數(shù)（kg/m結(jié)果雨的衰減系數(shù)比霧小兩個數(shù)量級以上。對于近紅外光。表22 霾、云和降水天氣的物理參數(shù)天氣類型N (cm3)amax (mm)氣溶膠類型霾M100 cm33海上或岸邊的氣溶膠霾L100 cm32大陸性氣溶膠霾H100 cm3高空或平流層的氣溶膠雨M100 cm33000小雨或中雨雨L1000 m32000大雨冰雹H10 m36000含有大量小顆粒的冰雹100 cm315積云或?qū)釉啤㈧F100 cm37有色環(huán)的云100 cm3貝母云100 cm3太陽周圍的雙層或三層環(huán)的云 ① 晴朗、霾、霧大氣的衰減根據(jù)朗伯定律，在大氣水平均勻條件下，考慮氣溶膠衰減，（）式改寫為 ()L為水平傳輸距離。由于這些微粒在大氣中的懸浮呈膠溶狀態(tài)，所以通常又稱為大氣氣溶膠。波長越長，散射越弱；波長越短，散射越強(qiáng)烈。表1 可見光和近紅外區(qū)主要吸收譜線吸收分子主要吸收譜線中心波長(mm)H2O CO2 O2 ⑵ 大氣分子散射大氣中總存在著局部的密度與平均密度統(tǒng)計性的偏離——密度起伏，破壞了大氣的光學(xué)均勻性，一部分光輻射光會向其他方向傳播，從而導(dǎo)致光在各個方向上的散射。表1中對某些特定的波長，大氣呈現(xiàn)出極為強(qiáng)烈的吸收，光波幾乎無法通過。因此，在可見光和近紅外區(qū)，一般不考慮其吸收作用。極性分子的內(nèi)部運動一般有分子內(nèi)電子運動、組成分子的原子振動以及分子繞其質(zhì)量中心的轉(zhuǎn)動組成。二者之間的換算關(guān)系為b(dB/km)=180。此描述大氣衰減的朗伯定律，表明光強(qiáng)隨傳輸距離的增加呈指數(shù)規(guī)律衰減。dl圖2設(shè)強(qiáng)度為I的單色光輻射，通過厚度為dl的大氣薄層，如圖2所示。光波在大氣中傳播時，大氣氣體分子及氣溶膠的吸收和散散射會引起的光束能量衰減，空氣折射率不均勻會引起的光波的振幅和相位起伏；當(dāng)光波功率足夠大、持續(xù)時間極短時，非線性效應(yīng)也會影響光束的特性。這時，求解麥克斯韋方程需要考慮邊界條件。對于半導(dǎo)體，兩項都起重要作用。1. 光輻射的波動方程在無源（ρ=0）非磁性介質(zhì)中，運用麥克斯韋方程并經(jīng)一系列數(shù)學(xué)運算可以得到場量所滿足的微分方程 ()這就是光輻射普遍形式的波動方程。第二章 光輻射的傳播(講授10學(xué)時，自學(xué)8學(xué)時) 本章主要講授光輻射在電磁理論，以及其在各種介質(zhì)中的傳播規(guī)律與分析方法。色溫度是指在規(guī)定兩波長處具有與熱輻射光源的輻射比率相同的黑體的溫度。當(dāng)很小時，可得到適合于短波長區(qū)的維恩公式 ()在區(qū)域內(nèi)，維恩公式與普朗克公式的誤差小于1%。因而溫度能唯一確定單色輻射出射度的光譜分布和輻射出射度（即曲線下的面積）。3. 普朗克公式黑體處于溫度T時，在波長l 處的單色輻射出射度由普朗克公式給出 ()式中h為普朗克常數(shù)，c為真空中的光速，kB為波爾茲曼常數(shù)。在波長l到l+dl范圍內(nèi)相應(yīng)的反射比稱為單色反射比，用表示。當(dāng)輻射從外界入射到不透明的物體表面上時，一部分能量被吸收，另一部分能量從表面反射（如果物體是透明的，則還有一部分能量透射）。單色光視效率是Kl用Km歸一化的結(jié)果，其定義為 ()圖3 光譜光視效率曲線任何0K以上溫度的物體都會發(fā)射各種波長的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。描述某一波長的單色光輻射通量產(chǎn)生多少相應(yīng)的單色光通量。srW/m2光量光通量光出射度發(fā)光強(qiáng)度(光)亮度(光)照度QvFvMvIvLvEvQv=242。即 ()單位：（W/m2）。符合上式規(guī)律的輻射體稱為余弦輻射體或朗伯體。米2（W/sr輻射亮度為面輻射源在某一給定方向上的輻射通量。輻射強(qiáng)度定義為：點輻射源在給定方向上發(fā)射的在單位立體角內(nèi)的輻射通量，用Ie表示，即 ()單位：瓦特⑶ 輻射出射度。輻射能是以輻射形式發(fā)射或傳輸?shù)碾姶挪ǎㄖ饕缸贤狻⒖梢姽夂图t外輻射）能量。為了區(qū)別起見，在對應(yīng)的物理量符號標(biāo)角標(biāo)“e”表示輻射度物理量，角標(biāo)“v”表示光度物理量。輻射度學(xué)適用于整個電磁波段。為了對光輻射進(jìn)行定量描述，需要引入計量光輻射的物理量。由于極遠(yuǎn)紫外在空氣中幾乎會被完全吸收，只能在真空中傳播，所以又稱為真空紫外輻射?？梢姽馐遣ㄩL在390~770nm范圍的光輻射，也是人視覺能感受到“光亮”的電磁波。一般按輻射波長及人眼的生理視覺效應(yīng)將光輻射分成三部分：紫外輻射、可見光和紅外輻射。2. 光輻射以電磁波形式或粒子（光子）形式傳播的能量，它們可以用光學(xué)元件反射、成像或色散，這種能量及其傳播過程稱為光輻射。電磁波包括的范圍很廣，從無線電波到光波，從X射線到g 射線，都屬于電磁波的范疇，只是波長不同而已。1064180。⑵ 沿給定方向傳播的電磁波，和分別在各自平面內(nèi)振動，這種特性稱為偏振。光是電磁波。2006年8月28日第一章 光輻射與發(fā)光源（講授4學(xué)時，自學(xué)4學(xué)時） 本章主要講授光輻射的基本定律、激光原理和典型激光器的結(jié)構(gòu)和原理等內(nèi)容。10顯示技術(shù)4教學(xué)環(huán)節(jié)講課習(xí)題課討論課看錄像小計光輻射與發(fā)光源42. 重點、難點重點：光電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的基本工作原理。2. 重點、難點重點：液晶顯示及等離子體顯示的基本原理和典型結(jié)構(gòu)。2. 重點、難點重點：固體攝像器件的基本原理、光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及紅外成像系統(tǒng)的綜合特性評價。2. 重點、難點重點：光電探測器的物理效應(yīng)。2. 重點、難點重點：光波在大氣、電光晶體、聲光晶體、磁光介質(zhì)、光纖波導(dǎo)、非線性介質(zhì)和水中的傳播特性難點：電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)、非線性效應(yīng)第三章 光束的調(diào)制和掃描（10學(xué)時） 講授實現(xiàn)光束的調(diào)制、掃描的原理、方法和特性，以及空間調(diào)制器的原理和結(jié)構(gòu)。三、課程內(nèi)容及基本要求第一章 光輻射與發(fā)光源（4學(xué)時） 講授光輻射的基本定律、激光原理和典型激光器的結(jié)構(gòu)和原理等內(nèi)容。盡管如此，從電子學(xué)頻段擴(kuò)展的意義上講，光電子技術(shù)就是電子技術(shù)在光頻段的開拓和發(fā)展；從技術(shù)發(fā)展的角度上講，光電子技術(shù)也是電子技術(shù)與光學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)然由于波段不同，電子學(xué)波段和光頻段在相應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)上完全不同。二、本課程與其它課程的聯(lián)系和分工 本課程是在《光學(xué)》、《激光原理》、《信息光學(xué)》和《傳感技術(shù)》等課程修完的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，并作為學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)。1. 基本要求（1）掌握光輻射的電磁理論；（2）掌握光波在大氣、電光晶體、聲光晶體、磁光介質(zhì)、光纖波導(dǎo)、非線性介質(zhì)和水中的傳播特性，以及相應(yīng)的分析方法。1. 基本要求（1）熟練掌握光電探測器的物理效應(yīng)；（2）掌握常用光電探測器的基本特性；（3）了解光電探測器的性能參數(shù)。1. 基本要求（1）熟練掌握固體攝像器件的基本原理、光電成像系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及紅外成像系統(tǒng)的綜合特性評價；（2）掌握固體攝像器件的特性參數(shù)、紅外成像光學(xué)系統(tǒng)的基本原理；（3）了解固體攝像器件的發(fā)展水平及微光像增強(qiáng)器件的基本原理。1. 基本要求（1）熟練掌握液晶顯示及等離子體顯示的基本原理和典型結(jié)構(gòu)；（2）掌握陰極射線管的基本原理和典型結(jié)構(gòu)；（3）了解電致發(fā)光顯示及其它顯示技術(shù)。1. 基本要求（1）掌握光電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的工作原理；（2）了解光電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的基本構(gòu)成。四、教學(xué)安排及方式總學(xué)時48學(xué)時。4光輻射的傳播9110光輻射的探測技術(shù)1014光電子技術(shù)應(yīng)用實例1合計451248五、考核方式筆試（閉卷）各教學(xué)環(huán)節(jié)占總分比例：平時測驗及作業(yè)：20%，期末考試：80%六、推薦教材及參考資料教材：安毓英，劉繼芳，李慶輝編著《光電子技術(shù)》，北京：電子工業(yè)出版社，2002參考書：1 石順祥等 .光電子技術(shù)及其應(yīng)用. 電子科技大學(xué)出版社，20002 彭江得. 光電子技術(shù)基礎(chǔ). 清華大學(xué)出版社，19883 .光學(xué)傳感與測量. 電子工業(yè)出版社，20014 梅遂生等 .光電子技術(shù). 國防工業(yè)出版社，19995 楊宜禾等 .紅外系統(tǒng). 國防工業(yè)出版社，1995本章主要介紹光輻射的基本概念和原理，以及在光電子技術(shù)中應(yīng)用比較普遍的典型光輻射源。和傳播方向構(gòu)成右手螺旋系。10141012101010810610410211021041061081010l/mm聲頻電磁振蕩無線電波毫米波紅外光紫外光X射線g射線宇宙射線l/nm1180。10277062259757749245539030020010極遠(yuǎn)遠(yuǎn)中近紅橙黃綠藍(lán)紫近遠(yuǎn)極遠(yuǎn)可見光圖1 電磁輻射波譜⑸ 電磁波在真空中傳播的速度為，介質(zhì)中的傳播速度為。圖中還給出了各種波長范圍（波段）。1011Hz范圍內(nèi)。可見光 通常人們提到的“光”指的是可見光。細(xì)分為近紫外、遠(yuǎn)紫外和極遠(yuǎn)紫外。通常分為近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外三部分。其基本單位是瓦特（W）或者焦耳（J）。以上兩類單位體系中的物理量在物理概念上是不同的，但所用的物理符號一一對應(yīng)的。1. 輻射量⑴ 輻射能（量）。輻射通量Fe又稱為輻射功率，定義為單位時間內(nèi)流過的輻射能量，即 ()單位：瓦特（W）或焦耳/秒（J/s）。⑷輻射強(qiáng)度。由輻射強(qiáng)度的定義可知，如果一個置于各向同性均勻介質(zhì)中的點輻射體向所有方向發(fā)射的總輻射通量是Fe，則該點輻射體在各個方向的輻射強(qiáng)度Ie是常量，有 ()⑸ 輻射亮度。單位：瓦特/球面度但是有些輻射體的輻射強(qiáng)度在空間方向上的分布滿足 ()式中Ie0是面元dS沿其法線方向的輻射強(qiáng)度。在輻射接收面上的輻照度定義為照射在面元dA上的輻射通量與該面元的面積之比。表1常用輻度量和光度量之間的對應(yīng)關(guān)系輻射度物理量對應(yīng)的光度量物理量名稱符號定義或定義式單位物理量名稱符號定義或定義式單位輻射能輻射通量輻射出射度輻射強(qiáng)度輻射亮度輻射照度QeFeMeIeLeEeFe＝dQe/dtMe=dFedSIe=dFe/dWLe=dIe/(dScosq)Ee=dFe/dAJWW/m2W/srW/m2slmlm/m2cdcd/m2lx光視效能。1012Hz（波長555nm）處，Kl有最大值，其數(shù)值為Km=683lm/W。任何物體向周圍發(fā)射電磁波的同時，也吸收周圍物體發(fā)射的輻射能。反射比 反射的能量與入射的能量之比稱為該物體的反射比。即 ()式中為黑體的單色輻射出射度?？梢姡孩艑?yīng)任一溫度，單色輻射出射度隨波長連續(xù)變化，且只有一個峰值，對應(yīng)不同溫度的曲線不相交。當(dāng)很大時，可得到適合于長波長區(qū)的瑞利瓊斯公式 ()在時，瑞利瓊斯公式與普朗克公式的誤差小于1%。為了表示一個熱輻射光源所發(fā)出光的光色性質(zhì)，常用到色溫度這個量，單位為K。至于非熱輻射光源，色溫度只能給出這個光源光色的大概情況，一般來說，