改2光电仪器中的常用光源讲述.ppt

第二章 光电仪器中的常用光源 光源的分类 第一节 光源的基本特性参数 第二节 热辐射光源 第三节 气体放电光源 第四节 固体发光光源 第五节 激光器 第六节 紫外光源 光源的分类 天然光源——太阳、人体 人造光源——荧光灯、发光二激管、激光器 按产生机理 热辐射光源——连续光谱（太阳） 气体放电光源——荧光灯、钠灯 固体发光光源——发光二极管 激光器——半导体激光器、固体激光器 第二章 光电仪器中的常用光源 光源的分类 第一节 光源的基本特性参数 第二节 热辐射光源 第三节 气体放电光源 第四节 固体发光光源 第五节 激光器 第一节 光源的基本特性参数 辐射效率和发光效率 光谱功率分布 空间光强分布 光源的色温 光源的颜色 辐射效率和发光效率 辐射效率 在给定λ1~λ2波长范围内，某一光源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比。称为该光源在规定光谱范围内的辐射效率 发光效率 某一光源的发射的光通量与产生这些光通量所需的电功率之比。 发光效率越高越适合照明，但不一定适合显色 555纳米绿光发光效率理论上可达683lm/W 白炽灯的发光效率极限是52lm/W 光谱功率分布 描述光源的辐射功率随波长的分布情况 四种典型的光谱分布 选择光源时，应根据测量对象的要求来决定光谱功率分布 目视光学系统：一般选可见光谱辐射比较丰富的光源（日光灯，白炽灯） 彩色摄影用光源：选用类似日光色光源，卤钨灯 紫外分光光度计：氘灯，紫外汞灯，紫外辐射较强 空间光强分布 空间光强分布曲线（配光曲线） 极坐标法：各方向矢径长度正比光强分布 在光学仪器中，为了提高光的利用率，一般选择发光强度高的方向作为照明方向。 光源的色温 分布温度(用黑体温度描述光源光谱分布) 热辐射源在某一波长范围内辐射的相对光谱功率分布，与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，那麽该黑体的温度就称为该辐射源的分布温度。 这种辐射体的光谱辐亮度可表示为： 对于气体放电光源，其光谱能量分布很少与黑体的相似，所以对这些光源来讲，分布温度没有意义 色温(用黑体温度表示光源颜色) 辐射源发光时的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。 由于颜色可以由多种光谱分布产生，所以色温相同，相对光谱功率分布（分布温度）不一定相同。 低色温光源主要是红外辐射，通常称为“暖光”；色温提高后，蓝辐射的比例增加，通常称为“冷光”。 光源的颜色 作为光源，除了要求光效高之外，还要求它发出的光具有良好的颜色。光源的颜色有两方面的意思：色表和显色性。 色表：用眼睛直接观察光源时所得到颜色感觉，叫光源的色表 高压钠灯呈黄色，荧光灯的呈白色。 显色性：当用光源照射物体时，物体呈现的颜色与该物体在完全辐射照射下（日光下）所呈现的颜色的一致性。 国际照明委员会（ＣＩＥ）规定了１４种特殊物体作为检验光源显色性的“试验色”。 高压汞灯路灯 色表好：白色。 显色性差：照射的人的面孔时，看起来好像在脸上抹了一层青灰 钨丝灯 色表差：偏红、偏黄 显色性好：受照物体的颜色却很少失真 氙灯 色表好：白色 显色性好 第二章 光电仪器中的常用光源 光源的分类 第一节 光源的基本特性参数 第二节 热辐射光源 第三节 气体放电光源 第四节 固体发光光源 第五节 激光器 第二节 热辐射光源 特点 辐射特性与温度密切相关 辐射特性可以用普朗克公式进行计算 光谱分布为连续光谱（光谱范围很宽） 分类 人工辐射源：人造黑体、白炽灯等 目标辐射源：飞机、坦克等 自然辐射源：太阳、地面、云层等 太阳 大气层外，辐照度中紫外占6.46%，可见46.25%，红外47.29% 地面，大气的吸收光谱比较复杂。 大气窗口及红外材料 大气窗口 电磁波辐射在大气传输中透过率较高的波段称为大气窗口 大气对电磁波有散射和吸收等因数的影响 遥感中使用的一些大气窗口为： 0.3～1.155μm(紫外、可见光、近红外窗口) 遥感摄影成像的最佳波段 0.3~0.4μm，透过率约为70% 0.4~0.7μm，透过率大于95% 0.7~1.1μm，透过率约为80% 1.4~1.9μm（近红外窗口） 透过率为60%~95%，其中1.55~1.75μm透过率较高。该波段在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段。用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图 2.0~2.5μm（近红外窗口） 透过率约80%。 3.5~5.0μm（中红外窗口） 透过率为60%~70%。该波段物体的热辐射较强。 3.55~3.93μm探测海面温度，获得昼夜云图 8.0~14.0μm（热红外窗口） 透过率约80%。主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量探测目标的地物