第二章光麵射与光源 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 2021/2/2 1
2021/2/2 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
§2.1电磁波与光辐射 105 21.1电磁波的性质与电 极远 4×104 声频电磁振荡 磁波谱 3×1 103 麦克斯维证明光是电磁波的 无线电波 一种表现形式 151中 0° 红 622 毫米波 电磁波包括的范围很广,从 597 黄 102 577 可 红外光 无线电波到光波,从X射线 绿见 到γ射线,都属于电磁波的 光 紫外光 10 455 」范畴,波长覆盖很宽。光辐 X射线 10 射仅占电波谱的一极小波段 300 y射线 200一 极 字宙射线 图211电磁辐射波谱 2021/2/2
2021/2/2 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
2.12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10~400nm。 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077~1000m。 2021/2/2
2021/2/2 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。 2021/2/2
2021/2/2 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Qe表示,其单位 是焦耳(]) (2)辐射通量辐射通量￠又称为辐射功率,定义为单位时间内流过的三 辐射能量,即 (2.2-1) 单位:瓦特(W)或焦耳·秒-1(]s-1)。 2021/2/2
2021/2/2 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）