3光能量光吸收.ppt

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1、第一章光的本性光的波粒二像性麦克斯韦方程组光的干涉、衍射、偏振光的相干性光的光谱特性光的能量历史上的原因，先对电磁辐射中的可见光的光通量、光强、亮度、照度等进行研究，描述人眼对光的敏感程度。三、光能量的量度单位光度学量受主观视觉的限制，不是客观的物理量在光电子学及其应用中，应采用不受人们主观视觉限制、建立在物理测量基础上的辐射度量学量。光度学量可视为辐射度量学量的特例。（一）基本辐射量辐射功率又叫辐射通量，它是发射、传输或接收辐射能量的时间变化率。其定义Q/t由于辐射能量是波长、面积、立体角等因素的函数，用偏微商单位是瓦式中Q是辐射能量。2．辐射通量密度

2、(辐射通量密度)是描写面源辐射特性的量，是源的单位面积向半球空间发射的辐射功率P/A源面积发射不一定均匀，面上各点附近单位面积发射的功率也不一样，故M通常是源上位置的函数。式中A是辐射源面积。单位是瓦／米2,P是辐射通量dSθrdP.dA3．辐射强度IΩ描写点源辐射的功率在空间不同方向上的分布点源不是辐射源真实的物理尺寸大小距地球遥远的星星，相对地面上的观察者所张的角度，可以看成一个点观测距离比源本身的最大尺寸大10倍以上，观测装置是不带光学系统的简单探测器，可视为点源。如采用光学系统，由探测器的尺寸和辐射源在探测器表面上的成象尺寸决定，若象比探测器小，

3、则可将辐射源视为点源。辐射强度是点源在单位立体角内发射的辐射功率，它是辐射功率在某个方向上角密度的量度P/单位是瓦／球面度。式中Ω是点源所张的立体角。SddAd图2辐射强度示意图描述扩展源辐射功率在空间和源表面上的分布情况而引入的量。4．辐射亮度扩展源是指尺寸很大的辐射源。实际上同一个辐射源既可以看作点源，又可以看作扩展源。喷气式飞机的尾喷口，在1公里以上观察时可以看作一个点源，而在三米内观察时为一扩展源。dSθrP.S当采用光学系统观测时，光辐射源的象比探测器大或者说辐射源充满光学系统的视场．则该辐射源叫做扩展源。扩展源在某个方向上的辐射亮度是

4、它在该方向上的单位表观面积向单位立体角内发射的辐射功率。在扩展源表面上某点附近的一个小面积元dA向半球空间(2π球面度)发射的辐射功率为dP，该面积元向与面积元法线夹角为θ的方向上发射辐射时，在θ方向上看到面积元dA的表观面积为dAcosθ，dA向θ方向dΩ立体角内发射的辐射功率被看作是由源的表观面积元dAcosθ发出的辐射功率，表示为2P/Acosθ单位是瓦／米2·球面度5．辐照度E以上都是描述辐射源发射特性的量。受照表面接收辐射功率引入辐射照度假设辐射源投射到被照表面某点附近小面积dA上的辐射功率为dP，则被照表面该点的辐照度E为P/A其意义

5、表示投射被照面上单位面积上的辐射功率，虽然它与辐出度的单位相同，但两者的物理意义不同。单位为瓦／米2辐出度和辐照度区别辐出度是源向整个半球空间发射的辐射功率。辐照度是入射到被照表面上的辐射功率密度，(一个或几个源的辐射功率。)辐照度E除与被照面上的位置有关外，还与辐射源的特性及被照明面与源的相对位置有关。d2Pd上面辐射量只考虑了辐射功率的空间分布特性。任何一个辐射源发出的辐射或投射到一个表面上的辐射功率。都有—定的频率分布特征(即光谱特征)，由光谱辐射功率的意义。在波长为λ到λ+dλ的波长间隔内的辐射功率为dP＝Pλdλ若dλ足够小，式中dP可称为波长

6、为λ的单色辐射功率，用dPλ表示。在有限波长范围其定义为12Pλdλ如果λ1=0，λ2=→∞称为全辐射功率。(二)基本光度学量光度学涉及能引起视觉响应的那部分辐射场。在研究方法上和概念上基本相同。辐射度量学量度的是电磁辐射场的能量，而光度学量是光场产生的视觉响应。光通量相应于辐射度量学中的辐射通量单位是流明。选择555nm的波长，人眼白昼视觉在这个波长上最灵敏。其定义如下：定义波长为555nm的单色辐射功率为0．0015瓦的光通量为一流明。光通量用Pν，由它出发，按与辐射度量学同样定义方法，可定义出光度学中的其它量，如光出射度Mν光强度Iων光亮度Lν

7、光照度Eν光出射度Mν：Pν/A流明／米2(勒克司)光强度IΩν：Pν/流明／球面度(坎德拉)光亮度Lν：2Pν/Acosθ流明/米2·球面度(尼特)光照度Eν：Pν/A流明／米2(勒克司)在这里，我们选用的符号与辐射量相同，只是在右下方加了一个脚标ν。相应的定义式和单位分别为辐射源照度(流明／米2)He-Ne激光器10mWd=1mm10米5×105太阳(处于天顶位置)1．2×105晴朗天空1×104阴天1×103全月(天顶位置)0．27无月的阴暗天空1×10-4距60瓦白炽灯1米处1×102几种辐射源产生的照度几种辐射源的亮度辐射源亮

8、度(坎德拉／厘米2)太阳表面2×105碳弧灯1×10