第二章光幅射与光源 任何一种光电系统或光电子器件的使用和评 价都离不开特定的光辐射源[产生光辐射的物体， 即光源]与光辐射探测器，所以光辐射理论和光电 转换的原理是光电探测技术的基础。光源的描述 参量有谱特征、波长范围、辐射通量、方向性、 时间及空间稳定性，等等。本章将简要介绍光辐 射的基本概念和原理、在光电探测技术应用中比 较典型的光辐射源，以及光源调制技术；光辐射 探测的原理及相应器件的内容安排在第四章。 2022/10/7 1
2022/10/7 1 第二章 光辐射与光源 任何一种光电系统或光电子器件的使用和评 价都离不开特定的光辐射源[产生光辐射的物体， 即光源]与光辐射探测器，所以光辐射理论和光电 转换的原理是光电探测技术的基础。光源的描述 参量有谱特征、波长范围、辐射通量、方向性、 时间及空间稳定性，等等。本章将简要介绍光辐 射的基本概念和原理、在光电探测技术应用中比 较典型的光辐射源，以及光源调制技术；光辐射 探测的原理及相应器件的内容安排在第四章
§21电磁波与光辐射 7/nm 2μm 1×10 04 2.1.1电磁波的性质与电 极远 4×10 声频电磁振满 -1012 磁波谱 远 3×10 1010 麦克斯维证明光是电磁波的 中 1.5x105 无线电波 10 种表现形式。 近 770- -10 622 毫米波 10 597- 电磁波包括的范围很广，从 黄 102 577 可 红外光 无线电波到光波，从X射线 绿 492 到y射线，都属于电磁波的 光 蓝 紫外光 用e年年e年e年年年年用e用■a用年年年”g 102 455 范畴，波长覆盖很宽。光辐 紫 X射线 390 10 射仅吉电波谱的一极小波段 近 300 y射线 109 远 200 108 极远 字宙射线 10 100 图2.1-1电磁辐射波谱 2022/10/7
2022/10/7 2 §2.1 电磁波与光辐射 2.1.1 电磁波的性质与电 磁波谱 麦克斯维证明光是电磁波的 一种表现形式。 电磁波包括的范围很广，从 无线电波到光波，从X射线 到 射线，都属于电磁波的 范畴，波长覆盖很宽。光辐 射仅占电波谱的一极小波段
2.1.2光辐射 按辐射波长及人眼的生理视觉效应，光辐射被分成三个 波段：紫外辐射、可见光和红外辐射。一般在可见到紫外波段 波长用nm作单位、在红外波段波长用μm作单位。 单位长度内，波动重复的次数（一个波动拥有同样相位的次 数)，称为波数。在光谱学中，波数即波长的倒数，量纲是[长 度]-1，单位惯常采用cm-1。 可见光可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分。 390~770nm范围的范围内； 紫外辐射紫外辐射比紫光的波长更短，人眼不可感知，波长 范围是10w400nm。 红外辐射是介于可见红光与无线电微波之间的光学辐射，波 长范围为0.77~1000um。 2022/10/7 3
2022/10/7 3 2.1.2 光辐射 按辐射波长及人眼的生理视觉效应，光辐射被分成三个 波段：紫外辐射、可见光和红外辐射。一般在可见到紫外波段 波长用nm作单位、在红外波段波长用m作单位。 单位长度内，波动重复的次数（一个波动拥有同样相位的次 数），称为波数。在光谱学中，波数即波长的倒数，量纲是[长 度]-1，单位惯常采用cm-1。 可 见光 可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分。 390~770 nm范围的范围内； 紫外辐射 紫外辐射比紫光的波长更短，人眼不可感知，波长 范围是10~400 nm。 红外辐射 是介于可见红光与无线电微波之间的光学辐射，波 长范围为0.77~1000 m
§2.2光辐射的度量 为了对光辐射进行定量描述，需要引入计量光 辐射的物理量。而对于光辐射的探测和计量，存 在着辐射度学单位和光度学单位两套不同的体系 (物理量符号标脚标“e”表示辐射度物理量，脚 标“V”表示光度物理量)。后者是考虑到人眼的 主观因素后的相应计量学科，其适用性局限于可 见光波段；前者则是对电磁辐射能量的客观计量， 适用于整个电磁波段。 2022/10/7 4
2022/10/7 4 §2.2 光辐射的度量 为了对光辐射进行定量描述，需要引入计量光 辐射的物理量。而对于光辐射的探测和计量，存 在着辐射度学单位和光度学单位两套不同的体系 （物理量符号标脚标“e”表示辐射度物理量，脚 标“v”表示光度物理量）。后者是考虑到人眼的 主观因素后的相应计量学科，其适用性局限于可 见光波段；前者则是对电磁辐射能量的客观计量， 适用于整个电磁波段
2.2.1辐射量 ()辐射能 辐射能即电磁波场中电场能量和磁场能量的总和；单个光 子的能量取决于波长或频率。辐射能一般用符号Q表示，其单位 是焦耳（们）。 (2)辐射通量1 辐射通量又称为辐射功率，定义为单位时间内流过的 辐射能量，即 de。 dt (2.2-1) 单位：瓦特W)或焦耳秒-1()·S-1)。 2022/10/7 5
2022/10/7 5 2.2.1 辐射量 ⑴ 辐射能 辐射能即电磁波场中电场能量和磁场能量的总和；单个光 子的能量取决于波长或频率。辐射能一般用符号Qe表示，其单位 是焦耳（J）。 ⑵ 辐射通量 辐射通量e又称为辐射功率，定义为单位时间内流过的 辐射能量，即 (2.2-1) 单位：瓦特（W）或焦耳·秒-1（J·s-1）