光電技術(shù)期末復(fù)習(xí)

1、第1章光輻射與光源光輻射與光源1.11.1輻射度的基本物理量輻射度的基本物理量1.輻射能Qe：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）。2輻射通量Φe：又稱為輻射功率Pe，是輻射能的時(shí)間變化率，單位為W（瓦），是單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射，傳播或接收的輻射能，Φe=dQedt(JS焦耳每秒)3輻射強(qiáng)度Ie：點(diǎn)輻射源在給定方向上單位立體角內(nèi)的輻射能量單位為Wsr（瓦每球面度）Ie=dΦedΩ.4輻射照度Ee：投射在單位面積上的輻射能

2、量，Ee=dΦedA單位為（W㎡瓦每平方米）。dA是投射輻射通量dΦe的面積元。5輻射出射度Me：擴(kuò)展輻射源單位面積所輻射的通量，即Me=dΦdS。dΦ是擴(kuò)展源表面dS在各方向上（通常為半空間360度立體角）所發(fā)出的總的輻射通量，單位為瓦每平方米（W㎡）。6，輻射亮度Le：擴(kuò)展源表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上單位立體角，單位投影面積內(nèi)發(fā)出的輻射通量，單位為Wsr㎡(瓦每球面度平方米)。7光譜輻射量：也叫光譜的輻射量的光譜密度。是輻射量隨波

3、長(zhǎng)的輻射率。光輻射量通量：Φe（λ）：輻射源發(fā)出的光在波長(zhǎng)為λ處的單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的輻射通量。Φe（λ）=dΦedλ單位為Wum或Wnm。1.21.2明視覺(jué)光譜光視效率明視覺(jué)光譜光視效率V（λ）：）：視覺(jué)主要由人眼視網(wǎng)膜上分布的錐體細(xì)胞的刺激所引起的。（亮度大于3cdm2，最大值在555nm處）暗視覺(jué)光譜光視效率：視覺(jué)主要由人眼視網(wǎng)膜上分布的桿狀細(xì)胞刺激所引起的。（亮度小于0.001cdm2，最大值在507nm處）1.31.3輻射度量和光

4、度量的對(duì)照表輻射度量和光度量的對(duì)照表輻射度量符號(hào)單位光度量符號(hào)單位輻射能QeJ光量QvLms輻射通量或輻射功率ΦeW光通量Φvlm輻射照度EeW㎡光照度EvLx=lm㎡輻射出度MeW㎡光出射度MvLm㎡輻射強(qiáng)度IeWsr發(fā)光強(qiáng)度IvCd=lmsr輻射亮度LeWsr㎡光亮度光譜光視效率LvV(λ)Cd㎡按照人眼的視覺(jué)特性V(λ)來(lái)評(píng)價(jià)的輻射通量Φe即為光通量Φv：Φv=Km780380?Φe(λ)V(λ)dλ式中Km為名視覺(jué)的最大光譜光譜

5、光視效率函數(shù)，也成為光功當(dāng)量。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)理論計(jì)算值Km為680lmW。光度量中最基本的單位是發(fā)光強(qiáng)度單位——坎德拉，記作cd，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一（其他幾個(gè)為：米，千克，秒，安（培），開(kāi)（爾文），摩（爾））。光通量的單位是流明（lm）它是發(fā)光強(qiáng)度為1lm的均勻電光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。光照度的單位是勒克斯（lx），它相當(dāng)于1lm的光通量均勻的照在1m2的面積上所產(chǎn)生的光照度。1.41.4熱輻射的基本物理量（熱輻射的

6、基本物理量（5頁(yè)）頁(yè)）1輻射本領(lǐng)：輻射體表面在單位波長(zhǎng)間隔單位面積內(nèi)所輻射的通量2吸收率α（λ，T）:在波長(zhǎng)λ到λdλ間隔內(nèi)被物體吸收的通量與λ射通量之比，它與物體的溫度和波長(zhǎng)有關(guān)，3絕對(duì)黑體：任何物體，只要溫度在絕對(duì)零度以上，就向外界發(fā)出輻射，這稱為溫度輻射。黑體是一種完壓鈉燈的色表成黃色，熒光燈的色表程白色。顯色性顯色性：當(dāng)用這種光源照射物體時(shí)，物體呈現(xiàn)的顏色（也就是物體反射光的在人眼中產(chǎn)生的顏色感覺(jué)）與該物體在完全輻射體照射下所呈

7、現(xiàn)的顏色一致性。1.121.12熱輻射光源有三個(gè)特點(diǎn)：熱輻射光源有三個(gè)特點(diǎn)：1，它們的發(fā)光特性都可以利用普朗克公式進(jìn)行精確的估算，即可以精確掌握和控制他們發(fā)光或輻射性質(zhì)；2它們發(fā)出的光通量構(gòu)成連續(xù)的光譜，且光譜范圍很寬，因此使用的適應(yīng)性強(qiáng)。但在通常溫度下，紫外輻射和可見(jiàn)光幅度含量很少，這有限制了這類光源的適用范圍；3采用適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓或穩(wěn)流供電，可使這類光源的光輸出獲得很高的穩(wěn)定度。1.131.13氣體放電原理：氣體放電原理：密封在泡殼內(nèi)的

8、氣體或金屬氣體在電場(chǎng)的作用下激勵(lì)出電子和離子，電子和離子從電場(chǎng)中獲得能量分別向陰極和陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，它們與氣體原子或分子碰撞時(shí)會(huì)激勵(lì)出新的電子和離子。這一過(guò)程中會(huì)引起原子的激發(fā)，受激原子回到低能級(jí)時(shí)就會(huì)發(fā)射出輻射，這就是氣體放電原理。優(yōu)點(diǎn)（與白熾燈相比）：發(fā)光效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長(zhǎng)以及光色適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。1.141.14發(fā)光二級(jí)管（發(fā)光二級(jí)管（LEDLED）的工作原理：）的工作原理：PN結(jié)上未加電壓時(shí)有一定的勢(shì)壘，當(dāng)加上正向偏壓時(shí)在外加電場(chǎng)

9、的作用下，在PN結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴的復(fù)合。一個(gè)電子和一個(gè)空穴的每一次復(fù)合，都將釋放出與材料性質(zhì)有關(guān)的一定復(fù)合能量，這個(gè)能量會(huì)以熱能，光能，或部分熱能和部分光能的形式輻射出來(lái)。1.151.15發(fā)光二級(jí)管的優(yōu)點(diǎn)發(fā)光二級(jí)管的優(yōu)點(diǎn)1.屬于低電壓（12V），小電流器件在室溫下即可得到足夠的亮度2.發(fā)光響應(yīng)速度快3.性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)4.易于和集成電路匹配，且驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單5.與普通光源相比單色性好，其發(fā)光的半寬度一般為幾十納米6小型，耐沖擊。主

10、要缺點(diǎn)：功率較小，光色有限，較難獲得短波發(fā)光，且發(fā)光效率低。1.161.16激光器的工作原理：激光器的工作原理：激光器一般有工作物質(zhì)，諧振腔和泵浦源組成。常用的泵浦源是輻射源或電源，利用泵浦源能將工作物質(zhì)中的離子從低能態(tài)激發(fā)到高能態(tài)，是處于高能態(tài)的粒子數(shù)大于處于低能態(tài)的粒子數(shù)，構(gòu)成粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)分布，這是產(chǎn)生激光的必要條件。1.171.17激光器的類型：激光器的類型：1氣體激光器2固體激光器3染料激光器4半導(dǎo)體激光器。1.181.18激光