【正文】 . 2 輻射度量 1．輻射能 Qe 2．輻射通量 Φe 又稱輻射功率， 簡稱功率 單位： W 計算 光電探測器 的光電轉(zhuǎn)換能力常用 輻射功率 分析 強(qiáng)光 對光電探測器破壞機(jī)理常用 輻射能量 單位： J . 2 輻射度量 3．輻射強(qiáng)度 ),( ??eI在給定方向上的立體角元內(nèi)，輻射源發(fā)出的輻射通量與立體角元之比 ? ?ΩΦIdd, ee ???單位： W/sr(瓦 /球面度 ) 輻射強(qiáng)度反映了輻射源能量分布的什么特點？ 3．輻射強(qiáng)度 ),( ??eI輻射源多為各向異性的，即 Ie隨 方向而改變 ),( ??超高壓球形氙燈輻射強(qiáng)度分布 4．輻射出度 Me與輻射亮度 Le 輻射出度 Me SΦMdd ee ?面輻射源元的輻射能力 4．輻射出度 Me與輻射亮度 Le 輻射出度 Me SΦMdd ee ?輻射亮度 Le ? ? ???? c o sdd dc o sd d, e2ee ????? ΩS ΦS IL面輻射源元的輻射能力 面輻射源沿不同方向的輻射能力的差異 5．輻射照度 Ee 輻射接收面上單位面積接受的輻射通量 單位： W/m2 （瓦 /平方米） eeddΦES??? SΦMdd ee ?比 較： 輻射照度 Ee 輻射出度 Me 例：常見的幾種顯示器 為了反映顯示屏的特性，用上述哪個參數(shù)描述合適？為什么？ 為了描述顯示器的每個局部面元在各個方向的輻射能力，最適合的輻射度量是 （ ） A 輻射照度 B 輻射強(qiáng)度 C 輻射出度 D 輻射亮度 6．光譜輻射量 輻射源 －－ 多波長的輻射 氘燈的光譜能量分布圖 6．光譜輻射量 輻射源 －－ 多波長的輻射 熒光燈 的光譜能量分布圖 6．光譜輻射量 光譜輻射量是該輻射量在波長 λ 處的單位波長間隔內(nèi)的大小，又叫輻射量的光譜密度，是輻射量隨波長的變化率。理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 第 01章 光輻射探測的理論基礎(chǔ) 輻射度量學(xué)基礎(chǔ) 半導(dǎo)體基礎(chǔ) 光電探測器概述 掌握 了 解 理 解 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 輻射度學(xué)與光度學(xué)的基礎(chǔ)知識 光的基本概念 輻射度量 兩條基本定律 光度量 光的基本概念 光學(xué)波段 光學(xué)譜區(qū) ~1000μm 可見光區(qū) ~ 紅外區(qū) ~1000μm 紫外區(qū) ~ 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 光電技術(shù) 常用的光波波段 遠(yuǎn)紅外波段 遠(yuǎn)近紫外波段 可見光波段 近紅外波段 中紅外波段 8 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 光電技術(shù) 常用的光波波段 遠(yuǎn)紅外波段 遠(yuǎn)近紫外波段 可見光波段 近紅外波段 中紅外波段 已開發(fā)利用波段 待開發(fā)利用波段 8 3．光子能量公式 光既是電磁波（波動性）又是光子流（ 粒子性 ） 可見光光子的能量范圍為 ～ 太赫茲波 30～ 3000μm 能量范圍為？～？ eV h c 1 2 4 eV. ()?????太赫茲波 30～ 3000μm 與 X射線比較： 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 輻射度學(xué)與光度學(xué)的基礎(chǔ)知識 光的基本概念 輻射度量 兩條基本定律 光度量 . 2 輻射度量 輻射度學(xué) 是一門研究電磁輻射能測量的學(xué)科。 本課程限于 光學(xué)波段 的研究討論。 光譜輻射通量 Φe(λ)： 光譜輻射通量與波長的關(guān)系： 1．輻射能 Qe 2．輻射通量 Φe 3．輻射強(qiáng)度 ),( ??eI4． 輻射出射度 Me與輻射亮度 Le 5．輻射照度 Ee 6．光譜輻射量 光電技術(shù)中最常用： 輻射照度 輻射通量 . 2 輻射度量 光度量 ? 人眼只能感知波長在 ～ 之間的輻射 ? 人眼對不同波長的感光靈敏度不同 1．光譜光視效率 或視見函數(shù) 最大值在 555 nm 表 1－ 1 1．光譜光視效率或視見函數(shù) 2．光度量的基本物理量 光度量的基本物理量與輻射度量一一對應(yīng) 輻射度量 符號 單位名稱 光度量 符號 單位名稱 輻［射］能 Qe 焦耳 (J) 光能 Qv 流明秒 (lmm2) [光 ]照度 Ev 勒克斯 (lx=lmm2) [光 ]出度 Mv 流明 /平方米 (lmsr1) 發(fā)光強(qiáng)度 Iv 坎德拉 (cd=lmm2 sr1) [光 ]亮度 Lv 坎德拉 /平方米 (cd 即 λ=555 nm時，有 W / s r6831srlm 1cd1v ???I國際單位制中七個基本單位之一 ： 3．輻射度量與光度量間的換算關(guān)系 λ=555 nm時 1 W 6 8 3 l m?λ=？ nm時 ? ?1 W 6 8 3 l mV ??3．輻射度量與光度量間的換算關(guān)系 λ=555 nm時 1 W 6 8 3 l m?λ=？ nm時 ? ?1 W 6 8 3 l mV ??ve( ) 6 8 3 ( ) ( )Φ V Φ? ? ???任意波長： －－其光度量 3．輻射度量與光度量間的換算關(guān)系 日元 美元 W/ s r6 8 31srlm 1cd1v ???Ive( ) 6 8 3 ( ) ( )Φ V Φ? ? ???光度量 輻射度量 光度量 單位舉例： 例 2： 無月夜天光 照度 ～ 3 104lx （微光夜視） 白天辦公室光 照度 2～ 100lx 對 CCD攝像機(jī) 黑白圖像 照度 ≥ 彩色圖像 照度 ≥2lx 例 3： 海平面太陽光平均 亮度 109 10mW氦－氖激光器 亮度 例 1： 教室投影儀器 光通量 2022lm～ 2500lm 高檔的 光通量 3500lm 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 輻射度與光度量 總結(jié)： Φ e M e I e L e S Ω Φ v M v I v L v S Ω ve( ) 6 8 3 ( ) ( )Φ V Φ? ? ???cos ? cos ? 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 輻射度學(xué)與光度學(xué)的基礎(chǔ)知識 光的基本概念 輻射度量 兩條基本定律 光度量 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 1．輻射強(qiáng)度余弦定律 2．距離平方反比定律 簡單介紹，課后自學(xué) 1．輻射強(qiáng)度余弦定律 “余弦輻射體 ” 或 “ 朗伯輻射體 ” 特點： 各方向的輻射亮度是一樣的 0d d co sI ILSS ??? ? 0 co sII ???d SNII0 例如： 太陽 熒光屏 毛玻璃燈罩 坦克表面 兩條基本定律 1．輻射強(qiáng)度余弦定律 “余弦輻射體 ” 或 “ 朗伯輻射體 ” 特點： 各方向的輻射亮度是一樣的 0d d co sI ILSS ??? ? 0 co sII ???d SNII0重要結(jié)論 ： LM π?兩條基本定律 2．距離平方反比定律 意義： 計算面元接收到光能量 點光源 A，距離光源為 R微面元 dS，照度： 2d co sdΦIES R???應(yīng)用條件： 光源尺寸遠(yuǎn)小于距離 R 兩條基本定律 理學(xué)院 光電子與物理學(xué)系 第 01章 光輻射探測的理論基礎(chǔ) 輻射度量學(xué)基礎(chǔ)