光电技术-第一章 光辐射和光源.ppt

教材第一章： 1，2，3，4 The End Of chapter 1 在朗伯辐射体表面上任取一面元ds，由辐亮度的定义，在法线方向上如其辐射强度为I0，则其辐亮度为 而沿与表面成θ角方向，则 所以 2. 基尔霍夫定律 在任一给定温度的热平衡条件下，任何物体的光谱辐射发射本领 和吸收率 的比值与物质的性质无关，只是波长及温度的普适函数，且恒等于同温度下绝对黑体的辐射本领。 若用M0?(T) 表示温度T下的绝对黑体的单色辐出度,则上式可简记为 任何物体的单色辐出度和单色吸收比之比,等于同一温度绝对黑体的单色辐出度,即基尔霍夫定律。 由基尔霍夫定律 所以，强吸收体必然是强发射体。 由物体发射率定义 五. 光源的基本特性参数 在光电技术中，光源往往起着关键的作用。因此，了解光源的基本特性参数，按实际需要选择光源，是我们设计光电系统和解决具体光电检测问题时成功的关键之一。 1. 辐射效率和发光效率 在给定的λ1—λ2波长范围内，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。所以： 我们应尽量选用辐射效率较高的光源。 在可见光范围，发光效率定义为： 表1—3 常见光源的发光效率 光源种类 发光效率（Lm/W） 光源种类 发光效率（Lm/W） 普通钨丝灯 8~18 高压汞灯 30~40 卤钨灯 14~30 高压钠灯 90~100 普通荧光灯 35~60 球形氙灯 30~40 三基色荧光灯 55~90 金属卤化物灯 60~80 LED灯 100~150 激光 170 2. 光谱功率分布 自然光源和人造光源大都是由单色光组成的复色光。不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常用光谱功率分布来描述。若令其最大值为1，将光谱功率分布进行归一化，那么经过归一化后的光谱功率分布称为相对光谱功率分布。 常见的有4种光谱分布： 线状： 原子光谱 带状： 分子光谱 连续谱 热光源光谱 混合谱 冷光源光谱，如荧光灯等 3. 空间光强分布 对于各向异性光源，其发光强度在空间各方向上是不同的。若在空间某一截面上，自原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比。将各矢量的端点连起来，就得到光源在该截面上的发光强度曲线，即配光曲线。 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。为了进一步利用背面方向的光辐射，还可以在光源的背面安装反光罩，反光罩的焦点位于光源的发光中心上。 某超高压球形氙灯的配光曲线 4. 光源的色温 黑体的温度决定了它的光辐射特性。对非黑体辐射，它的某些特性常可用黑体辐射特性来近似地表示。对于一般光源，经常用分布温度、色温或相关色温表示 (1)分布温度 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，那么该黑体的温度就称为该辐射源的分布温度 (2)色温 辐射源发射光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。由于一种颜色可以由多种光谱分布产生，所以色温相同的光源，它们的相对光谱功率分布不一定相同。 (3)相关色温 对于一般光源，它的颜色与任何温度下的黑体辐射的颜色都不相同，这时的光源用相关色温表示。在均匀色度图中，如果光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为该光源的相关色温。 5. 光源的颜色 光源的颜色包含了两方面的含义，即色表和显色性。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表。例如高压钠灯的色表呈黄色，荧光灯的色表呈白色。当用这种光源照射物体时，物体呈现的颜色(也就是物体反射光在人眼内产生的颜色感觉)与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性。国际照明委员会(CIE)规定了1 4种特殊物体作为检验光源显色性的“试验色”。在我们国家标准中，增加了我国女性面部肤色的色样，作为第1 5种“试验色”。 白炽灯、卤钨灯、镝灯等几种光源的显色性较好，适用于辨色要求较高的场合，如彩色电影、彩色电视的拍摄和放映，染料、彩色印刷等行业。 高压汞灯、高压钠灯等光源的显色性差