光電檢測技術(shù)光電檢測應(yīng)用基礎(chǔ)知識教學(xué)ppt

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1、1光電檢測系統(tǒng)的典型配置如下圖所示。信號處理裝置光電探測器光源信息載體輻射度學(xué)研究整個電磁輻射的傳播和量度。輻射度學(xué)單位是純粹物理量的單位；第1章光電檢測應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識§1.1輻射度學(xué)和光度學(xué)基本概念它包括輻射源、信息載體、光電探測器以及信息處理裝置。大多數(shù)情況下探測器前要加光學(xué)系統(tǒng)。光度學(xué)相對輻射度學(xué)而言采用的是另一套單位制，但是各物理量的定義及其物理意義和輻射度學(xué)是一致的。為了便于區(qū)分，輻射度學(xué)和光度學(xué)各量分別加腳標“e”和“v”。光度學(xué)所討論的只是可見光波的傳播和量度，因此光度學(xué)的單位必須考慮人眼的響應(yīng)，包含了生理因

2、素。重點介紹常用的輻射源和光電探測器，著重討論它們的結(jié)構(gòu)、工作原理和性能及用途。21.1.1.輻射度學(xué)基本物理量對輻射源來說，其輻功率定義為單位時間內(nèi)向所有方向發(fā)射的能量，對于電磁波的傳播來說，輻功率的定義是單位時間通過某一截面的輻射能。單位為W(瓦[特])。1、輻功率(輻通量)2、輻強度Ie3、輻[射]亮度(或稱輻射度)Le對于小面積的面輻射源，以輻亮度Le來表示其表面不同位置在不同方向上的輻射特性。輻射通量輻強度的單位為W/sr（瓦／球面度）。對于均勻輻射的點光源，若輻通量為,則其輻強度為3式中是面輻射源正對dA的有效面

3、積。輻亮度Le就是該面源在某方向上單位投影面積輻射到單位立體角的輻通量。單位為W／(m2·sr)。一小平面輻射源的面積為dS，與dS的法線夾角的方向上有一面元dA。若dA所對應(yīng)的立體角內(nèi)的輻通量為，則面源在此方向上的輻亮度為4、輻出度Me單位為W／m2。如圖所示:輻射出射度4其余物理量，如、等意義與相仿。如果輻亮度和輻強度與輻射方向有關(guān)，可用帶下標的和表示；如果僅僅考慮在波長附近的輻射情況，則可用和表示。例如稱為光譜輻強度，表示在波長附近每單位波長間隔的輻強度。輻強度與光譜輻強度的關(guān)系如下式表示每單位受照面接受的輻通量:5、

4、輻照度Ee輻照度的單位為W/m2。5人眼是最常用的可見光接受器。對不同波長的電磁輻射有不同的靈敏度，不同人的眼睛，其靈敏度也有差異。人眼對于波長為555nm的綠色光最敏感，取其視見函數(shù)值為1。為了從數(shù)量上描述人眼對各種波長輻射能的相對敏感度，引入視見函數(shù)。國際照明委員會從許多人的大量觀察結(jié)果中取其平均值，得出視見函數(shù)-的曲線如下圖所示，在380～780nm的區(qū)域里，各種波長對應(yīng)的的視見函數(shù)值見書上表1-1。從表列數(shù)值可見，波長為740nm的紅光，其功率必需大到波長為555nm的綠光的4×103倍，才能引起相同強度的視覺感受。

5、其它波長,,而在可見光譜以外的波段1.1.2.光度學(xué)基本物理量圖中虛線是暗視覺視見函數(shù)?實線是明視覺視見函數(shù)??6“坎德拉是指光源在給定方向上的發(fā)光強度，該光源發(fā)出頻率為540×1012Hz的單色輻射，且在此方向上的輻強度為(1/683)W/sr”式中為輻通量，單位為w；光通量的單位為lm，稱為流明；比例系數(shù)：C=683lm/W。為了從數(shù)量上描述電磁輻射對視覺的刺激強度，引入一個新的物理量，稱為光通量，也稱為光功率。從定義可見，輻通量為1W，波長等于555nm的綠光的光通量(即視覺感受)為683lm，即1lm的光通量相當(dāng)輻通

6、量為(對555nm)。對其它波長，1lm光通量所相當(dāng)?shù)耐咛財?shù)都大于。發(fā)光強度的單位應(yīng)是lm/sr，(流明每球面度)，但是國際單位制規(guī)定發(fā)光強度為七個基本量之一。其它光度學(xué)單位從發(fā)光強度單位cd導(dǎo)出。例如1lm是發(fā)光強度為1cd的點光源在1sr的立體角內(nèi)的光通量?？驳吕?cd)為基本單位1.光通量光通量的定義為2.發(fā)光強度點光源的發(fā)光強度定義為在國際單位制中是以長度、質(zhì)量、時間、電流、熱力學(xué)溫度、物質(zhì)的量、發(fā)光強度這7個量為基本量.7同學(xué)們注意一下：書上表1-2列出主要輻射度學(xué)量和相應(yīng)的光度學(xué)量及其單位。3.亮度單位為cd/m

7、2(坎德拉每平方米)定義為面光源從單位面積上輻射的光通量4.光出射度入射到單位面積上的光通量稱為照度:5.照度單位為lx。面光源的亮度定義為單位為lm/m2(流明每平方米)。也稱為面發(fā)光度81.1.3.其他基本概念1.點源從強度為Ｉ的點源輻射到立體角的通量為點源沿各方向均勻輻射，則總通量為當(dāng)點源照射一個小面元dA時，若面元dA的法線與dA到點源連線r的夾角為?，則照到dA上的通量為根據(jù)照度的定義，得該面元上的照度為這就是照度與距離r之間的平方反比定律。僅當(dāng)光源極小或極遠時，平方反比定律才能成立，這時才能把輻射源看作點源。9所

8、以此面源的總輻通量為根據(jù)輻出度的定義，可得朗伯源的輻出度與輻亮度的關(guān)系一個面積為dS的朗伯源，在立體角內(nèi)輻射的通量為假設(shè)此朗伯源為不透明物質(zhì)，其輻射通量僅僅分布在半球空間內(nèi)一個理想化的擴展源，為朗伯源。特點:朗伯源的亮度不隨方向而改變。2.擴展源103.漫反射面用MgO或BaSO4粉末壓制