光第二章.doc

2zhang 1、光的波粒二象性：光具有波粒二象性，既是电磁波，又是光子流。 光子的能量与光的频率成正比。 光子能量公式：ε= hν 光子动量公式：p = hν/c = h/λ h：普郎克常数??? h=6.62*10-34 J.s 上面两公式等号左边表示光为微粒性质（光子能量与动量），等号右边表示光为波动性质（电磁波频率和波长）。 2、光度量与辐射度量的区别：光度学研究对可见光的能量的计算，它使用的参量称为光度量。以人的视觉习惯为基础建立。 辐射度学适用于整个电磁波谱的能量计算。主要用于X光、紫外光、红外光以及其他非可见的电磁辐射，使用参量为辐射度量。 光度量是人眼对相应辐射度量的视觉强度值。 3、辐射度量的五个基本参量： （1）辐射通量（Radiant Flux）： 在单位时间内通过某一特定面积的辐射能。辐射通量也可称为辐射功率（用P） 或辐射能流 单位为W （2）辐射出射度Me（Radiant Flux Density）: 简称辐出度，又叫辐射通量密度。它是描述源表面辐射功率分布情况的量。 辐出度是指单位面积内向半球空间辐射的功率。 单位是W／m2 辐射强度和辐射亮度是描述源的辐射功率在空间不同方向上的分布情况。辐射强度用于点辐射源(简称点源10倍)，辐射亮度用于扩展源(或称面源）。 （3）辐射强度Ｉｅ（Radiant intensity） 点光源辐射功率在空间分布情况。从一个点源发出的，在单位时间、单位立体角所辐射出的能量称为辐射强度。 单位为Ｗ／ｓｒ （4）辐射亮度Ｌｅ（Radiance） 辐射亮度是辐射源每单位面积上的辐射强度。表征单位面积的辐射表面所发射的通量的空间分布。辐射亮度等于该方向上的辐射强度dIe与辐射表面在该方向垂直面上的投影面积之比。 单位是W／m2·sr （5）辐照度（Irradiance） 辐照度是投射到表面单位面积上的辐射功率。 单位是W/m2 4、辐射体：光是电磁辐射波谱的一部分，是一种电磁波的辐射能。本身发射辐射能的物体，成为一次辐射源。受别的辐射源照射后透射或反射能量物体，成为二次辐射源。两种辐射源统称辐射体。它可以是实物，也可以是实物所成的象。 立体角：立体角的顶点为球心，作一半径为r的球面，立体角的边界与球面相交所截面积dS与r2之比定义为立体角的大小。 朗伯源：Ｌｅ的数值与辐射源的性质有关，并随给定方向而改变。若Ｌe不随方向改变，则Ie正比于cosθ。满足 Ie=I0cosθ 的特殊光源称为余弦辐射体，又称为朗伯体或均匀漫反射体。 朗伯源辐出度与辐射亮度的关系： （5）视见函数：人眼的相对灵敏度称光谱光视效率或视见函数。 人眼对λ=555nm的绿光最灵敏 5、（1）光通量Ф 是辐射能通量的光量度，是光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值，即若干辐射能相当于多少光。单位lm （2）发光强度I ：光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量。 单位为坎德拉cd 对555nm波长，1lm光通量相当于0.00146W的辐射能通量 （3）光照度E：光源发出的光投射到某表面，该表面上的亮暗程度,单位勒克斯lx 若是点光源照明某个面积，有 1. I越大则 E 越大； 2.R 越大则 E 越小； 3.与方向有关，当 i =0 即垂直照明时E 最大； 4.人眼具有分辨 E 大小的能力 （4）光出射度：光源表面给定处单位面积向空间内发射的光通量 单位lm/m2 （5）光亮度：光源表面一点处的面源dS在给定方向上的发光强度dI与该面源在垂直于给定方向的平面投影面积之比。 单位：cd/m2 7、半导体的基本特性 1）热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强。 2）光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 3）掺杂性：纯净的半导体中掺入微量某些杂质，导电能力明显改变 8、能带理论 离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，这种现象称为电子的共有化，电子的共有化 使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带 能带分为：禁带、导带、价带 价带：原子中最外层的电子称为价电子。价电子填满的能带，称为价带。 导带：价带以上的能带基本上是空的，价带以上能量