改1辐射度与光度学的基础知识.ppt

光电信息技术 肖孟超 成绩判定：期末考试 70%+平时成绩30% 教材：廖家鼎《光电技术》浙江大学出版社 主要参考资料： 雷玉堂 《光电检测技术》 中国计量出版社 浦昭邦 《光电测试技术》 机械工业出版社 书名中有：光电信息、光电检测、光电测试、光电技术的书 其它：中国期刊网，互联网 课程简介 光电技术 光学技术处理的是空间光强信息，它具有远距离、非接触、多维、并行、快速数据处理等能力 电子技术处理的是随时间的变化的一维电量，它有较高的运算灵活性和变换精度 光电技术是将传统光学技术和现代微电子技术以及计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术 是获取光信息或者借助光来提取其它信息，例如力、温度、声音、电流、生物信息的重要手段 光电技术作用 扩展了人类的视觉范围:380nm-780nm——200nm紫外-1mm远红外 提高了探测阈值到光子探测的极限水平 提高了响应速度到纳秒、皮秒、飞秒量级 有广泛的适用范围： 能获取和处理各种光学信息以及可以转换为光信息的非光学参量，包括探测机构内部或危险环境下的工作参量 有较高的信号检测能力：　 能进行远距离、非接触、快速、高灵敏度的检测和传输；检测所需的输入能量几乎不影响被测物的能量状态；检测信噪比高，信息容量大，传输能力强 光电技术的应用 光电技术的应用已遍及军事、科学研究、工业、宇宙和环境科学、医疗卫生和民用等各个领域 星体温度探测 导弹跟踪 生物细胞组织的识别 环境的监测 视觉工业机器人 民用全自动照相机 民用简单光电开关 生产领域中生产过程的视觉检查和制品加工自动化 课程内容 辐射度与光度学的基础知识 光电仪器中的常用光源 光辐射探测器的理论基础 真空光电器件 半导体光电导器件 半导体结型器件 真空成像器件 固体成像器件 热探测器 光辐射的调制 直接探测和相干探测 光电检测电路设计 本课程要求 掌握辐射度、光度学和探测器的物理基础 熟悉光电器件特点及性能参数，能正确选用光电器件 学会选择和设计简单的光电检测电路 第一章：辐射度与光度学的基础知识 第一节 辐射度的基本物理量 第二节 光度的基本物理量 第三节 辐射度和光度中的基本定律 第四节 黑体辐射 第一节 辐射度的基本物理量 怎样度量电磁辐射？ 辐射度量和光度量是度量电磁辐射的物理量 （正如度量长度用长度单位） 辐射度量 描述辐射能的客观物理量（纯粹的物理量） 光度量 是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小的度量（还包含生理学和心理学的概念） 有的近红外近紫外的弱光你能感觉到，但别人不一定能 等功率的绿光比红光亮 昆虫能感受到波长为240nm的紫外光 辐射度量 辐射能Qe 辐射通量Φe 辐照度Ee 辐射出射度Me 辐射强度Ie（方向性） 辐射亮度Le（方向性） 光度量 光能Qv 光通量Φv 光照度Ev 光出射度Mv 发光强度Iv 光亮度Lv 1.辐射能(Qe) 辐射能是以辐射形式发射、传播或接收的能量。单位: 焦耳(J)。 2.辐射通量(Φe) 又称为辐射功率 定义为某一截面上单位时间内流过的辐射能 单位: 瓦特(W)，焦耳/秒(J/s) 3.辐射出射度—描述面光源的发射 辐射体单位面积上（通常为向半空间）发射的辐射通量，单位为W/m2 4.辐射照度—描述面对辐射的接收 接收面单位面积上（通常为从半空间）接收的辐射通量，单位为W/m2 5.辐射强度(Ie)--描述点光源的发射 辐射强度Ie定义为：点辐射源在给定方向上单位立体角内发射的辐射通量 单位: W/sr 立体角定义 曲面上面积微元ds与其矢量半径的二次方的比值dΩ=ds/r^2； 闭合球面的立体角都是4π。 立体角与平面角的关系 立体角的积分 建立直角坐标系， 用(θφ)定位立体角 推论： 点辐射源各向异性，则在整个空间内辐射的通量为 点辐射源各向同性，则在有限立体角内辐射的通量为 6. 辐射亮度--描述面光源的发射 辐射体某点处的面元在给定方向上的辐射强度，除以该面元在垂直与该方向的平面上的正投影面积，单位为W/sr-m2 7.光谱辐射量 辐射度量：各波长辐射一起统计 光谱辐射量：单位波长处的辐射度，即辐射量的光谱密度，辐射量随波长的变化率 光度量：辐射度+其视觉刺激值 第一章：辐射度与光度学的基础知识 第一节 辐射度的基本物理量 第二节 光度的基本物理量 第三节 辐射度和光度中的基本定律 第四节 黑体辐射 第二节 光度的基本物理量 辐射度量 辐射能Qe 辐射通量Φe 辐照度Ee 辐射出射度Me 辐射强度Ie（方向性） 辐射亮度Le（方向性） 光度量 光能Qv 光通量Φv 光照度Ev 光出射度Mv