光电子技术基础课件

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1、光源传输调制探测成像显示第一章光辐射ф发光源本章概述▲电磁波谱ф光辐射δ§1-1ε掌握电磁波的性质和光辐射的特点▲辐射度学ф光度学基本知识δ§1-2ε掌握七个辐射量和光度量的概念▲热辐射基本定律δ§1-3ε掌握п个定律和п个公式▲激光原理δ§1-πε掌握激光产生的物理机制▲ޮ型激光器δ§1-ρε掌握几种常见激光器1、电磁波谱频率与波长的关系:vc----真空中的光速电磁波是物质1Ƚ在介质的界面р发生反射Ƚ折射现象▲电磁波：2Ƚ在传播中出现干涉Ƚ衍射Ƚ偏振现象3Ƚ由麦氏方程导出：1v电磁波在介质中的传播䙕度

2、rr001真空中1crr00crrvc电磁波在真空中的传播䙕度，普适常数1Ƚ电磁辐射δ电磁波ε：以巨大䙕度通过空间Ƚу需要任何物质作为传播媒介的一种能量2Ƚ电磁辐射的性质：ޭ有波Ƚ粒二向性c1波动性：，粒子性：cEhh注：，E3．电磁波谱：电磁辐射按波长顺序排列，称~Ⱦγ射线→X射线→紫外光→可见光→红外光→微波→无线电波波长高能辐射区γ射线能量最高，来源于核能级跃迁χ射线来自内层电子能级的跃迁光学光谱区紫外光来自原子和分子外层电子能级的跃迁可见

3、光红外光来自分子振动和转动能级的跃迁波谱区微波来自分子转动能级及电子自旋能级跃迁无线电波来自原子核自旋能级的跃迁长2光源与光辐射(1)光源δ发光的客体ε光源的种类：按获得方式：天然光源Ƚ人䙖光源按光谱成份：单色光源Ƚ复色光源Ƚ白光光源按相干性：相干光源Ƚ非相干光源按几何线度：点光源Ƚ扩展光源δ线光源Ƚ面光源ε(2)光辐射δ发光过程ε光辐射分类：热辐射δ温度辐射ε：ޭ有一定温度的物体所产生的一种自发辐射非热辐射：场致发光Ƚ荧光Ƚ磷光Ƚ化学发光Ƚ生物发光等发光过程说明：热辐射ޭ有普遍性，但ᇔ际发光过程可能是多种发光

4、过程的并存(3)光波场的光谱范围电磁辐射的波长范围：10-2纳米δnmε～公里δkmε结论：光辐射只是一种波长极短Ƚ频率极光辐射的波长范围：亚纳米级的X射线～微米级高的电磁波Ⱦ的远红外辐射，ެ中：X射线：亚纳米～纳米紫外线：近δ200～400纳米εȽ远δ5～200纳米ε可见光：400～760纳米红外线：近δ0.76～1微米εȽ中δ1～10微米εȽ远δ>10微米ε(4)光辐射的光谱类型单色光：只有单一波长成分的光非单色光：ޭ有多种波长成分的光复色光：由几种单色光成分构成的非单色光白光：由各种可见光波长成分构成的非

5、单色光光谱：非单色光的波长δ频率ε分布线状光谱：由分立波长δ频率ε成分组成连续光谱：由连续波长δ频率ε成分组成说明：热辐射光谱——连续光谱原子光谱或气体放电光谱——线状光谱线状光谱的特点：每个波长成分反映了发光成分的一条特征谱线谱线宽度：每条谱线的强度分布ޭ有一定的波长δ频率ε范围DlδDnε，Dl越小，表示光的单色性越好Ⱦ准单色光：ᇔ际中并у存在理想的单色光，通常所谓的单色光，只是ᖉ谱线宽度DlδDnε很小时的窄带光Ⱦ1.0连续光谱ф线状光谱T=300K0.8ᖈ0.6一Dl化0.4强度0.2紫蓝青绿黄橙红06

6、91692693694695696可见光区的热辐射光谱波长/(nm)紫外光激发的红ᇓ石δAl2O3:Crε发射光谱光谱基础知识应用：嫦娥三号探测月球表面红外光谱图片澦光电子技术澧PhotoelectronicTechnique辐射度学与光度学基本知识周自刚331.2辐射度学和光度学基础1辐射度学的基本物理量2光度学的基本物理量3照度定律32辐射度学Љ光度学辐射度学(Radiometry)φ研究各种电磁辐射强弱的学科的一门科学光度学(Photometry)φ研究可㿷光辐射强弱的学科—辐射度学的一部分光度学的研究基

7、于两个基本假设：Ś光φ沿光线方向䘑行的能量流，遵守能量守恒定律，即光束在单位时间内通过任一截面的能量Ѱ常数ś光源φ既可以是一个实际的发光体，也可以是光源自身的像或者是一个自身并у发光，但被另一光源照明的物体表面光度量是光辐射能Ѱᒩ均人眼接਍所引起的视觉刺激大小的度量Ⱦ31辐射度单位和光度单位两套Ј同的体系辐射度单位体系:辐通量δ又〦Ѱ辐射功率ε或者辐射能是基本量，是ਠф辐射客体ᴿ关的量Ⱦެ基本单位是瓦特δWε或者焦耳δJεȾ辐射度学适用于整个电磁波段Ⱦ光度单位体系:是一套反映视觉亮暗特性的光辐射计量单位，被选作

8、基本量的у是光通量而是发光强度，ެ基本单位是坎德拉Ⱦ光度学ਠ适用于可㿷光波段Ⱦ符号角标će”表示辐射度物理量，角标ćv”表示光度物理量Ⱦ30§1辐射度学的基本物理量ʏ辐射能ʓ辐射亮度ʐ辐射通量ʔ辐射照度ʑ辐射出射度ʕ光谱辐射度量ʒ辐射强度29ʏ辐射能辐射能是以辐射形式发射或传输的电磁波δѱ要指紫外Ƚ可㿷光和红外辐射ε能量Ⱦ当辐射能被ެ它物质吸收时，可以转਎Ѱެ它形式的能量，如热能Ƚ电能