光电子技术PPT 11.ppt
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第一章光电系统的常用光源绪论光源的定义:一切能产生光辐射的辐射源都称为光源电磁波谱§1.2光能量的量度单位:辐射度学与光度学的基础知识h是普朗克常数,ν是光的频率,ν与光速c、波长λ之间都是可换算的.辐射能即可以表示辐射源发出的电磁波的能量,也可以表示被辐射表面接收到的电磁波的能量。辐射功率以及由它派生出来的几个辐射度学中的物理量,属于基本物理量。它们的量值都可以用专门的辐射计在离开辐射源一定的距离上进行测量。所以其他辐射量都是由辐射功率(或称为辐射通量)定义的。2.辐射通量又称辐射功率定义为单位时间内向所有方向发射的能量,对于电磁波的传播,描述单位时间通过某考察面A的辐射能,即辐射通量的单位是瓦特(W)或焦耳/秒(J/s),与A的大小、位置及t有关。3.辐(射)出(射)度Me辐射出射度Me是用来反映物体(面光源表面)辐射能力的物理量。定义为辐射体单位面积向半空间发射的辐射通量,即单位是W/m2。Me是面元位置的函数,面辐射源上不同点可有不同的Me值。4.辐射照度在辐射接收面上的辐射照度Le定义为照射在单位面元上的辐射通量de,即单位是W/m2。与出射度一样,Le也是面元的位置函数,辐射接收面上不同点可有不同的Le值。5.辐射强度描述点辐射源的辐射功率在不同方向上的分布。辐射强度的单位是瓦特每球面度(W·sr-1)定义为:点辐射源在给定方向上发射的在单位立体角内的辐射通量,即补充:立体角的概念:单位立体角:以O为球心、R为半径作球,若立体角Ω截出的球面部分的面积为R2,则此球面部分所对应的立体角称为一个单位立体角,或一球面度。对于一个给定顶点O和一个随意方向的微小面积dS,它们对应的立体角为其中θ为dS与投影面积dA的夹角,R为O到dS中心的距离。球面所对应的立体角:根据定义全球所对应的立体角全球所对应的立体角是整个空间,又称为4π空间。同理,半球所对应的立体角为2π空间。由辐射强度的定义可知,如果一个置于各向同性、均匀介质中的点辐射体向所有方向发射的总辐射通量是e,则该点辐射体在各个方向的辐射强度Ie是常量,有由辐射通量和辐射强度之间的关系式我们知道,一个辐射强度为1W·sr-1的点光源,总辐射通量等于4πW。现在假如有一个以这个点光源为球心,半径为1m的球面包围这个点光源,则该球面上的辐射照度恰好等于lW/m2。用这样的假想球面不难求得辐射强度为Ie在距离R处的辐射照度为6.辐射亮度Be:描述面辐射源沿不同方向的辐射能力的差异。辐射亮度Be定义为面辐射源在某一给定方向上的辐射通量,如图所示。显然一般辐射体的辐射强度与空间方向有关。但是有些辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足:式中I0是面元dS沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为余弦辐射体或朗伯体。余弦辐射体的辐射亮度为可见余弦辐射体的辐射亮度是均匀的,与方向角θ无关。