CHAP7光机电工程概论_光源与干涉.pdfVIP

同調及非同調光源於干涉術之應用 Coherent and Incoherent Light Sources for Interferometry 一、簡介 在干涉與全像應用之相關技術中，光源是最重要且不可或缺的組件之一。雖然具 有較佳同調性 (coherence)之雷射光源最普遍被利用，然而亦有多數系統是採用非 同調性 (incoherence)之一般光源作為分析研究之工具，因此對光源特性的瞭解有 其實際之必要性。本節從光源之量度單位出發，然後針對同調特性作一簡單介 紹，並進一步說明電磁輻射與雷射激發之基本原理，同時也列舉出數種常見之同 調與非同調光源以作為參考。 二、輻射量度單位(1) 介紹光源之前首先必須了解輻射量度常用之單位與名詞，表一列舉常見的幾個單 位及其定義，說明如下。 1.輻射通量 (radiant flux)/光通量(luminous flux) ： 輻射通量是指某一光源在單位時間內所輻射出之全部能量，即光源之輻射功率， 單位為瓦特 (watt, W) 。若以光計量用語來表示，則稱為光通量，是光源於單位時 間內所發出之光線總數量，一般通稱為光束，單位為流明 (lumen, lm) 。瓦特與流 明間之轉換必須乘以人眼之光譜視覺響應函數 (visual response function) ，在波長 555nm時其響應值最大，被制訂為 680lm/W 。 2.輻射發射率 (radiant emittance)/光發射率(luminous emittance) ： 離開單位面積之輻射源表面的輻射通量密度即稱為輻射發射率，單位為 W/m2 ， 亦為每秒單位面積的物体表面射出的能量或光線，若以光計量來表示，其單位為 2 lm/m或稱為勒克司 (lux) 。 3.輻射強度 (radiant intensity)/光度(luminous intensity) ： 點光源於一已知方向放射，於單位立體角 (steradian, sr)內所輻射出之功率或發射 出之光通量稱謂之；若以輻射計量表示之單位為 W/sr ，若以光計量表示之單位 則為 lm/sr或稱為燭光 (candela, cd) 。以點光源為中心，半徑為一公尺作球，如貫 通此球面一平方公尺面積上的光束為一流明時，則此方向之光度稱為一燭光。 4.輻射度 (radiance)/輝亮度 (luminance) ： 輻射度係指於一已知方向的任一光照面上，自該方向觀看該面之單位面積光度的 大小；若光照面法線與投射方向夾角為θ ，則有效的投射面積必須乘以cosθ。以 2 2 輻射計量表示之單位為 W/m ⋅sr ，而以光計量表示之單位則為cd/m ；所有的可 見物體均具有一些輝亮度。 5.輻照度 (irradiance)/光照度(illuminance) 指於工作面上接受入射之輻射通量密度或光通量密度；其單位與輻射發射率或光 發射率相同，差別是照度為能量之接收，而發射率則為能量之出射； SI 制之光 照度單位為勒克司 (lux) ，一流明之光束照射在一平方公尺之工作面上可得一勒克 司之照度，英美常用呎燭光 (foot-candle, fc)表示，1fc=10.76lux 。 表一、輻射計量與光計量常用之單位與定義 輻射計量用語 光計量用語 圖示定義說明 (radiometric term) (photometric term) 輻射通量 光通量 (radiant flux) (luminous flux) 單位： watt (W) 單位： lumen (lm) 輻射發射率 光發射率 (radiant emittance) (luminous emittance) 單位： W/m2 2 單位： lm/m或 lux 輻射強度 光度 (radian