第2章光电检测ppt课件.ppt

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1、第2章光电检测技术基础主要内容2.1检测量的误差及数据处理2.2辐射度量与光度量基础2.3光电检测器件的特性参量1.熟悉辐射度量与光度量参量的意义。2.熟悉光电检测器件的特性参量，了解噪声的类型和参量。2立体角立体角Ω是描述辐射能向空间发射、传输或被某一表面接收时的发散或会聚的角度。定义：以锥体的基点为球心作一球表面，锥体在球表面上所截取部分的表面积dA和球半径r平方之比。2.2.1辐射度量2.2辐射度量与光度量基础3dArdddO方位角天顶角(sr，球面度)4辐射度量辐射能(Q)：简称辐能，

2、描述以辐射的形式发射、传输或接收的能量，单位：焦耳[J]辐射密度(w)：单位体积元内的辐射能，单位:[J/m3]辐射通量(Φ,P)：以辐射的形式发射、传输或接收的功率，用以描述辐能的时间特性。又称辐射功率，单位：瓦［Ｗ］5辐射强度（I）：在给定传输方向上的单位立体角内光源发出的辐射通量，单位：［W/sr］辐射出射度(M)：离开光源表面单位面元的辐射通量，单位：［W/m2］辐亮度(L)：面源在某方向上单位投影面积辐射到单位立体角的辐射通量，单位：［W/m2．sr］辐照度(E）：单位面元被照射的辐射通量

3、，单位：［W/m2］光线与面源法线的夹角6基本辐射度量的名称、符号和定义方程名称符号定义方程单位符号辐射能Q焦耳J辐射能密度焦耳／立方米Jm-3辐射通量，辐射功率瓦特W辐射强度Ｉ瓦特／球面度Wsr-1辐射亮度Ｌ瓦特／球面度平方米Wm-2sr-1辐射出射度Ｍ瓦特／平方米Wm-2辐射照度Ｅ瓦特／平方米Wm-272.2.2光度量基本光度量的名称、符号和定义方程8光度量的最基本单位发光强度：发出波长为555nm的单色辐射，在给定方向上的发光强度规定为1cd。单位：坎德拉（Candela）［cd］，它是国际单

4、位制中七个基本单位之一。光通量：光强度为1cd的均匀点光源在1sr内发出的光通量。单位：流明［lm］。光照度：单位面积所接收的入射光的量，单位：勒克斯［lx］，相当于1平方米面积上接收到1个流明的光通量。9注意事项光度量和辐射度量的定义、定义方程是一一对应的。辐射度量下标为e，例如Qe，Φe，Ie，Le，Me，Ee，光度量下标为v，Qv，Φv，Iv，Lv，Mv，Ev。光度量只在可见光区（380－780nm)才有意义。辐射度量和光度量都是波长的函数，如Qe(λ)。10人眼对应明视觉和暗视觉的视见函数C

5、IE推荐的平均人眼光谱光视效率(或称视见函数)光通量V和辐射通量e可通过人眼视觉特性进行转换：555nm507nm光视效率和光视效能最大光谱光视效能11光视效能Ｋ：目视引起刺激的光通量与光源发出的辐射通量之比，单位为lm/W。122.2.3朗伯辐射体及其辐射特性朗伯辐射体：对于某些自身发射辐射的辐射源，其辐亮度与方向无关，即辐射源各方向的辐亮度不变，这类辐射源称为朗伯辐射体。131.朗伯余弦定律由于朗伯辐射体亮度与方向无关，即不随角度变化，则朗伯余弦定律：在理想情况下，朗伯体单位表面积向空间规

6、定方向单位立体角内发射(或反射)的辐射通量(辐射强度)和该方向与表面法线方向的夹角θ的余弦成正比。θI0IθdA14zxydAdSθr朗伯体辐射空间坐标2.朗伯体辐射出射度与辐亮度的关系极坐标对应球面上微面元dA的立体角为：设朗伯微面元dS亮度为L，则辐射到dA上的辐射通量为：半球内发射的总通量P为：出射度：辐亮度：15漫反射体：对于处在辐射场中反射率为的朗伯漫反射体(=1为理想漫反射体)，不论辐射从何方向入射，它除吸收(1-)的入射辐射通量外，其它全部按朗伯余弦定律反射出去。反射表面单位面

7、积发射的辐射通量等于入射到表面单位面积上辐射通量的倍。即M=E，故16附加内容1.亮度守恒定律面元dA1的辐射亮度：面元dA2的辐射亮度：17结论：光在同一种介质中传播时，若无传输过程中能量损失，则光能传输的任一表面亮度相等，即亮度守恒。立体角：18假设光在介质中无反射和吸收损失折射定律：结论：光在不同种介质中传播时，若无传输过程中能量损失，基本辐亮度守恒。基本辐亮度19dA上的照度：结论：当均匀光源向空间发射球面波，则点光源在传输方向上某点的照度与该点到点光源距离的平方成反比。rdA2.照度与

8、距离平方反比定律dA上的照度：(1)点光源20若光源面积为πR2,，且R<