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第1章 光电检测基础知识 光辐射的度量 物体的热辐射 半导体基础知识 光电效应 光辐射： 光的最基本理论:光是电磁波,具有波粒二象性。 光的本质是物质，它具有粒子性. 光子的能量： E= h v 式中, h为普朗克常数（6.626×10-34J·s）；v为光的振动频率(s-1)； 光在真空中的传播速度（ c =3×108m·s-1）。 光的量子性成功地解释了光与物质作用时引起的光电效应，而光电效应又充分证明了光的量子性。 图1为电磁波按波长的分布及各波长区域的定义（称为电磁波谱）。电磁波谱的频率范围很宽，涵盖了由宇宙射线到无线电波（102～1025Hz）的宽阔频域。光辐射仅仅是电磁波谱中的一小部分，它包括的波长区域从几纳米到几毫米，即10-9～10-3m的范围。在这个范围内，只有0.38～0.78μm的光才能引起人眼的视觉感，故称这部分光为可见光。 1.光辐射的度量 光辐射的度量有两种方法: 辐射度学参量:一种客观的度量方法, 适用于整个电磁谱区. 光度学参量:是主观的计量方法,以人眼见到的光对大脑的刺激程度来对光进行计量的方法,适用于可见光谱区. 人眼对不同波长的辐能有不同的灵敏度,不同波长的可见光即使辐射功率相同,引起的视觉感受强度不同. 为了区分,辐射度和光度学量分别加角标”e”和 “v”表示. (1) 辐（射）通量和光通量 辐通量Φe ：以辐射形式发射、传播或接收的功率；或者说，在单位时间内，以辐射形式发射、传播或接收的辐（射）能。又称辐（射）功率。 其计量单位为瓦（W）。 光通量Φv ：从数量上描述电磁辐射对视觉的刺激强度；单位时间内，人眼所感受到的光能。与辐射波长及人眼的视见函数有关。 Φv的计量单位为流(明)（lm）。 显然，辐（射）通量对时间的积分称为辐（射）能，而光通量对时间的积分称为光能。 (2)辐(射)出(射)度和光出(射)度 辐出度Me : 对有限大小面积A的面光源，表面某点处的面元向半球面空间内发射的辐通量dΦe与该面元面积dA之比，定义为辐出度 ，即 （1） 单位:W／m2。 光出度Mv : 对于可见光，面光源A单位面积发射的光通量。即 （2） 其单位为勒(克司)lx。 (3)辐射强度和发光强度 辐射强度Ie ：对点光源在给定方向的立体角元dΩ内发射的辐通量dΦe，即 （3） 计量单位为瓦（特）每球面度 [W／sr]。 发光强度： （4） 发光强度的单位：坎德拉（Candela），简称为坎[cd]。 它是国际单位制中七个基本单位之一。 1979年第十六届国际计量大会通过决议，将坎德拉定义为： 在给定方向上能发射540×1012Hz的单色辐射源，在此方向上的辐射强度为（1/683）W/sr，其发光强度定义为一个坎德拉[cd]。 由式（4），对发光强度为1cd的点光源，向给定方向1球面度(sr)内发射的光通量定义为1流明（lm）。 (4) 辐(射)亮度和亮度 辐射亮度Le :光源表面某一点处的面元在给定方向上的辐射强度除以该面元在垂直于给定方向平面上的正投影面积，称为，即 （5） 式中，θ为所给方向与面元法线之间的夹角。辐亮度Le的计量单位为瓦（特）每球面度平方米[W／（sr·m2 ）]