光源和光探测器PPT讲稿.ppt
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1、光源和光探测器第1页,共47页,编辑于2022年,星期四辐射度量辐射度量符号符号单位单位光度量光度量符号符号单位单位辐辐 射射 能能QeJ光量光量Qvlm s辐辐 射射 通量通量eW光通量光通量vlm辐辐 射射 照度照度EeWm-2 光光 照度照度Evlx=lm m-2辐辐 射射 出度出度MeW m-2 光光 出射度出射度Mvlm m-2辐辐 射射 强度强度IeWsr-1发光强度发光强度Ivcd=lmsr-1辐辐 射射 亮度亮度LeW m-2 sr-1 光光 亮度亮度Lvcdm-2辐射度量与光度量对照表辐射度量与光度量对照表第2页,共47页,编辑于2022年,星期四光电仪器中的常用光源光电仪器
2、中的常用光源光源光源热辐射光源热辐射光源太阳、白炽灯、卤钨灯太阳、白炽灯、卤钨灯、黑体辐射器、黑体辐射器气体放电光源气体放电光源汞灯、荧光灯、氙灯、空心阴极灯汞灯、荧光灯、氙灯、空心阴极灯固体发光光源固体发光光源场致发光灯、场致发光灯、发光二极管发光二极管激光器激光器气体激光器气体激光器固体激光器固体激光器半导体激光器半导体激光器第3页,共47页,编辑于2022年,星期四瑞利瑞利-琼斯琼斯T=1646k实验实验维恩理论值维恩理论值瑞利瑞利-琼斯琼斯普朗克理论值普朗克理论值第4页,共47页,编辑于2022年,星期四3.从方程可以看出光电子初动能和照射光的从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率频
3、率 成线性关系。成线性关系。爱因斯坦对光电效应的解释:爱因斯坦对光电效应的解释:2.2.电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出,电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出,所以无须时间的累积。所以无须时间的累积。1.1.光强越大,光子数越多,释放的光电子也越多,光强越大,光子数越多,释放的光电子也越多,-所所以以 ,光电流也越大。,光电流也越大。4.4.从光电效应方程中,当初动能为零时,可得到从光电效应方程中,当初动能为零时,可得到 红限频率:红限频率:第5页,共47页,编辑于2022年,星期四康普顿散射的康普顿散射的实验结果与光的波动说相矛盾实验结果与光的波动说相矛盾电子作受迫振动电子作受迫
4、振动辐射频率不会发生变化辐射频率不会发生变化与实验结果相矛盾与实验结果相矛盾光是电磁波光是电磁波2 2、光子理论解释、光子理论解释(2)(2)光子与实物粒子一样,能与电子等粒子作弹性碰撞。光子与实物粒子一样,能与电子等粒子作弹性碰撞。(1)(1)X X 射线由射线由 的光子组成;的光子组成;第6页,共47页,编辑于2022年,星期四光的本性光的本性光在被物质发射和接收时表现为粒子;光在被物质发射和接收时表现为粒子;在空间传播时只能用波动对它的行为作概率在空间传播时只能用波动对它的行为作概率性的描述,谈论光子的轨迹是没有意义的。性的描述,谈论光子的轨迹是没有意义的。一旦光子被探测到,整个光波就立
5、即坍缩到一旦光子被探测到,整个光波就立即坍缩到一点,无论原来分布得多么广阔。一点,无论原来分布得多么广阔。第7页,共47页,编辑于2022年,星期四光辐射探测器分类光辐射探测器分类光光辐辐射射探探测测器器光光电电探探测测器器真真空空光光电电器器件件光电管光电管光电倍增管光电倍增管真空摄像管真空摄像管变像管变像管像增强器像增强器固固体体光光电电器器件件光敏电阻光敏电阻光电池光电池光电二极管光电二极管光电三极管光电三极管光电耦合器光电耦合器位置传感器(位置传感器(PSD)电荷耦合器件(电荷耦合器件(CCD)热探测器热探测器热电偶和热电堆热电偶和热电堆测热辐射计测热辐射计热释电探测器热释电探测器 第
6、8页,共47页,编辑于2022年,星期四第9页,共47页,编辑于2022年,星期四第10页,共47页,编辑于2022年,星期四光电池光电池 光光生生伏伏特特效效应应指指半半导导体体材材料料P-NP-N结结受受到到光光照照后后产产生生一一定定方方向向的的电电动动势势的的效效应应。以以可可见见光光作作光光源源的的光光电电池池是是常常用用的光生伏特型器件。的光生伏特型器件。+-PN第11页,共47页,编辑于2022年,星期四例例:光电鼠标就是利用光电鼠标就是利用LEDLED与光敏晶体管组合来与光敏晶体管组合来 测量位移。测量位移。第12页,共47页,编辑于2022年,星期四第13页,共47页,编辑于
7、2022年,星期四英国英国“风筝风筝”单兵武器微光瞄准镜单兵武器微光瞄准镜在在SA805.56毫米枪上使用。重不超毫米枪上使用。重不超过过1千克,弱月光下观察距离千克,弱月光下观察距离600米,在米,在星光下星光下400米。米。美国美国AN/PVS-5A微光夜视眼镜微光夜视眼镜它可在它可在200米内发现人,在米内发现人,在136米内识别人,在米内识别人,在565米内发现坦克,在米内发现坦克,在395米内识别坦克。米内识别坦克。第14页,共47页,编辑于2022年,星期四俄俄ISD-29芯片芯片科学级科学级CCD相机相机第15页,共47页,编辑于2022年,星期四第16页,共47页,编辑于202
8、2年,星期四医学射线图像医学射线图像X-Ray Imaging第17页,共47页,编辑于2022年,星期四第18页,共47页,编辑于2022年,星期四第五章第五章光的衍射光的衍射惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理 波前上的每一点都可看波前上的每一点都可看作是新的球面子波源作是新的球面子波源,子波包络面就是新的波子波包络面就是新的波前前,空间某点的光振动空间某点的光振动是这些子波的相干叠加是这些子波的相干叠加.dSrP.S第19页,共47页,编辑于2022年,星期四菲涅耳衍射与菲涅耳衍射与夫朗和费衍射的区别:夫朗和费衍射的区别:1几何位置几何位置1 菲涅耳衍射或近场衍射菲涅耳衍射或近场衍射2 夫
9、琅禾费衍射或远场衍射夫琅禾费衍射或远场衍射 第20页,共47页,编辑于2022年,星期四菲涅耳衍射菲涅耳衍射夫朗和费衍射夫朗和费衍射菲涅耳近似中,使得相位中保留了菲涅耳近似中,使得相位中保留了x0和和y0的线性项和的线性项和二次项,实质是傍轴条件下球面波的二次曲面近似,二次项,实质是傍轴条件下球面波的二次曲面近似,该近似成立的区域称为菲涅耳衍射区。该近似成立的区域称为菲涅耳衍射区。菲涅耳近似条件下,进一步增大菲涅耳近似条件下,进一步增大z,由于进一步,由于进一步的远场近似,相位中保留了的远场近似,相位中保留了x0和和y0的线性项,的线性项,是球面波过渡到平面波。是球面波过渡到平面波。第21页,
10、共47页,编辑于2022年,星期四夫朗和费单缝衍射图样特征夫朗和费单缝衍射图样特征1主极大主极大2次极大高级衍射斑次极大高级衍射斑4线宽度线宽度3角宽度角宽度光源位置、缝宽、波长等参数光源位置、缝宽、波长等参数对衍射图样的影响对衍射图样的影响第22页,共47页,编辑于2022年,星期四多缝衍射多缝衍射多缝衍射图样的主要特征多缝衍射图样的主要特征主极大位置和光强主极大位置和光强极小(零点)位置:极小(零点)位置:光学仪器的分辨率光学仪器的分辨率第23页,共47页,编辑于2022年,星期四主极大的半角宽度主极大的半角宽度巴比涅原理巴比涅原理第24页,共47页,编辑于2022年,星期四阿贝成像原理阿
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