光电系统常用光源课件.pptVIP

第一章日常生活中的常用光源1.1辐射度学与光度学的基础知识1.2热辐射光源1.3气体放电光源1.4激光器1.5发光二极管(LED)

光子的基本特性爱因斯坦根据光电效应实验并结合普朗克能量子假说,提出了光量子理论：光是一种以光速运动的光子流,以电磁波方式传播的粒子。光子和其它基本粒子一样,具有能量、动量和质量。它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：

电磁波谱与光辐射变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场

一切能产生光辐射的辐射源都称为光源电磁波谱?天然光源?人造光源

按照发光机理，光源的分类：需要了解各类光源的发光机理、重要特性、适用场合，以便正确选用光源。

1.1辐射度学与光度学的基础知识介绍描述光辐射的一套参量一、辐射度的基本物理量1.辐射能单位为J（焦耳）2.辐射通量又称辐射功率单位为W（瓦、焦耳每秒）3.辐射强度描述点辐射源的辐射功率在不同方向上的分布。

单位:（瓦每球面度）4.辐射出射度与辐射亮度单位：（瓦每平方米）单位：（瓦每球面度平方米）

的定义的定义5.辐射照度单位：（瓦每平方米）6.光谱辐射量辐射量的光谱密度，辐射量随波长的变化率。

光谱辐射通量与波长的关系其它辐射度量都有类似关系。二、光度的基本物理量1.光谱光视效率V(λ):人眼对各种光波长的相对灵敏度详见表1.1

2.光度量光度量与辐射度量是一一对应的。辐射度量是客观物理量，光度量体现了人的视觉特性。1）光能单位：lm·s（流明·秒）单位：lm（流明）2）光通量3）发光强度发光强度单位：cd（坎德拉）是光度量中最基本的单位。在明视觉时，规定：时，即：1W=683lm此时，V(λ）=1时，V(λ）＜11W＜683lm

可见，辐射通量与光通量之间的换算关系：1W=683V(λ）lm，定义：Km=683lm/W有关系式：4）光出射度与光亮度单位：lm/m2单位：cd/m实用单位：sb(熙提)1sb=10cd/m242

单位：lx（勒克斯）1lx=1lm/m5)光照度2普适关系式：三、光源的辐射效率与发光效率辐射效率发光效率单位：lm/W

l例如，对于色温为2856K的标准钨丝灯其光视效能为17lm/W，当标准钨丝灯发出的辐射通量为Φ＝e100W时，其光通量为Φ=1710lm。vl由此可见，色温越高的辐射体，它的可见光的成分越多，光视效能越高，光度量也越高。白炽钨丝灯的供电电压降低时，灯丝温度降低，灯的可见光部分的光谱减弱，光视效能降低，用照度计检测光照度时，照度将显著下降。

1.2热辐射光源由于内部原子、分子的热运动而产生辐射的光源辐射光谱是连续光谱一、理想的热辐射光源α(λ，T)=1—绝对黑体在热平衡条件下绝对黑体热辐射能力最强。

普朗克公式维恩位移定律斯蒂芬玻尔兹曼定律—随着温度T的升高，峰值波长向短波方向移动，总出射度迅速增加。绝对黑体的温度决定了它的辐射光谱分布灰体：α(λ，T)＜1的热辐射光源，具有与绝对黑体类似的辐射规律。色温；相关色温

二、实际的热辐射光源1.太阳与黑体辐射器非常接近于绝对黑体黑体辐射器：科学制作的小孔空腔结构，可以很好地实现绝对黑体的辐射功能。常用作标准光源，最高工作温度是3000K。

2.白炽灯与卤钨灯灰体钨丝做灯丝白炽灯玻璃泡壳;色温约2800K,辐射光谱约0.4～3μm。可见光占6～12%，用于照明；加红外滤光片可作为近红外光源。卤钨灯石英泡壳;泡壳内充入微量卤族元素或其化合物（如溴化硼）;形成卤钨循环。色温3200K以上,辐射光谱为0.25～3.5μm。发光效率可达30lm/W(为白炽灯的2～3倍)，作仪器白光源.

1.3气体放电光源基本结构泡壳：用玻璃或石英等材料制造；电极：阴极、阳极或不区分（交流灯）泡壳内充入发光用的气体：金属蒸汽、金属化合物蒸汽、惰性气体发光机理：气体放电。气体放电光源的特点：1）发光效率高,节能。2）电极牢固紧凑，耐震，抗冲击。3）寿命长，比白炽灯长2～10倍。4）辐射光谱可以选择，只要选用适当的发光材料。

一、汞灯泡壳内充汞蒸汽1.低压汞灯：作253.7nm紫外光源；作荧光灯（…日光灯）。2.高压汞灯：可见辐射加强，呈带状光谱，可作高效照明光源。3.球形超高压汞灯：很好的蓝绿光点光源。

二、钠灯泡壳内充的是氖氩混合气体与金属钠滴。低压钠灯：发出波长589nm、589.6nm两条谱线的单色光源。高压钠灯：接近白光，亮度高，用于照明光源。三、金属卤化物灯泡壳内充的是金属卤化物气体。通过金属铊灯（碘化铊）：绿光，峰值535nm。卤化物循环，镝灯（碘化镝、碘化铊）：色温6000K。提供足够的金属原子气体。钠铊铟灯（碘化钠、碘化铊、碘化铟）