光电检测技术第二章
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射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比，称为该 光源在规定光谱范围内的辐射效率。
epe 12(p)d
光电检测技术第二章
来自百度文库
定义2： 在给定λ1— λ2波长范围内，某一光源 发出的光通量与产生这些辐射通量所需的电功 率之比，称为该光源的光效率。
pK•m 12(p)V()d
光电检测技术第二章
（1）从ηe 、 ην可以看出，如果光电测量系统的 光谱范围为λ1~ λ2，那么应尽可能选用η较高的 光源。 （2）Km称为明视觉最大光谱光视效能，它表示 人眼对波长为555nm[V（ λ =555）=1]光辐射产 生光感觉的效能，且λ1 = 380nm， λ2 = 780nm。 实际上是光度参量对辐射度参量的转换常数。 （3）V（ λ）称为“标准光度观察者”光谱光视 效率，或称视见函数。
光电检测技术第二章
二、光谱功率分布 定义：自然光源和人造光源大都是由单
色光组成的复色光。不同光源在不同 光谱上辐射出不同的光谱功率，常用 光谱功率分布来描述。若令其最大值 为l，将光谱功率分布进行规一化处理， 那么经过归一化后的光谱功率分布称 为相对光谱功率分布。
光电检测技术第二章
光源的光谱功率分布通常可分成四种情况： l 图a为线状光谱，由若干条明显分隔的细线 组成。如低压汞灯。 l 图b称为带状光谱，由一些分开的谱带组成， 每一谱带中又包含许多细谱线。如高压汞灯、 高压钠灯就属于这种分布。 l 图c为连续光谱，所有热辐射光源的光谱都 是连续光谱。 l 图d为混合光谱，它由连续光谱与线、带谱 混合而成。一般荧光灯的光谱就属于这种分布。
热发光的原理是特定的材料在特定的温度下才 可能发光。
火焰中的原子、离子或电子具有足够的动能去 碰撞达到一定温度的钠原子，使钠原子受激而发光， 其光谱为线光谱。
光电检测技术第二章
实际上，物质受激而发光是很复杂的，有些 同属几种受激过程。例如： l 白炽灯中钨丝通以电流会发光，本质是电流 通过电阻丝产生的热发光； l 物质加热后燃烧发的光通常是氧化化学反应 发光； 平衡和非平衡辐射： l 激发发光是一种非平衡辐射，即以一种外加 能量转换成光能的过程。其光谱包括线光谱、 带光谱和连续光谱。 l 温度辐射是一种能达到平衡状态的辐射。也 称热辐射，即热平衡状态的辐射。
第二章 光电检测用光源
❖掌握内容 发光二极管和激光光源的产生机理及基 本特性，为正确使用打下一定基础。
❖理解内容 光产生的基本原理及方法
❖了解内容 气体光源和部分固体光源的机理和基本 特性。
光电检测技术第二章
第二章 主要内容
§2.1光的产生 §2.2光电仪器中的常用光源 §2.3发光二极管 §2.4激光光源 §2.5其他光源
（分立的线光谱称为原子光谱，其中每一条谱线代表一个
频率的光。）
（一）热辐射
l温度辐射的频率与强度取决于热平衡时的温度
l任何高于绝对温度0K的物体都具有热辐射。
l自然界中的任何物体都是热辐射体。
温度低的物体发红外辐射，500。C左右时物体的温度 辐射开始发部分暗红色的可见光。温度越高，发出的辐 射波长越短；大约在1500。C时的温度辐射体开始发白光。 热辐射光谱是连续光谱。
光电检测技术第二章
分类：按照发光机理，光源可以分成如下几类：
太阳
热辐射光源
白炽灯、卤钨灯
黑体辐射器
汞灯
荧光灯
钠灯
气体放电光源
氙灯
光源
金属卤化物灯
空心阴极灯
场致发光
固体发光光源， 发光二极管
气体激光器
固体激光器
激光器
染料激光器
半导体激光器
光电检测技术第二章
§2.2 光源的基本特性参数
一、辐射效率和发光效率 定义1： 在给定λ1—λ2波长范围内，某一光源发出的辐
应用：热辐射是红外探测技术和温度非接触测量的依据。
（二）发光辐射
光电检测技术第二章
二、光的产生方法
激励可以使发光物质产生光，外界提供激励能的形 式可有多种方式，常用的有以下几种方法：电致发光、 光致发光、化学发光、 热发光和场致发光。
1． 电致发光
物质中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击， 使原子中的电子从被加速的电子那里获得动能，由低能 态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时， 就会发出辐射。这一过程称为电致发光。
光电检测技术第二章
三、光源分类 定义： 一切能产生光辐射的辐射源，无论是天
然的，还是人造的，都称为光源。 l 天然光源：是自然界中存在的：如太阳、恒
星等，在天文光电探测中，常常会遇到这些光 辐射的测量。 l 人造光源：人为将各种形式的能量(热能、电 能、化学能)转化成光辐射能的器件。其中利用 电能产生光的器件称为电光源，在一般光电测 量系统中，电光源是最常见的光源。
此时发射光子的频率为：
v
E1vE0 h
式中： h 为 普 朗 克 常 数 ， h=6 ． 62×10-27 尔 格 ·秒 =4.13×l0-15 eV·S
光电检测技术第二章
应用：由于原子中有很多可能的能级，而原子受激后可
发射出多种频率的光。因此，利用光的频率分立特性，
用适当的仪器可以把它们分辩出来。
可见荧光。
光致发光原理
当光投射到物质上时，光子直接与物质中的电子 起作用(吸收、动量传递等)，引起电子能态的改变， 电子由高能态跃迁到低能态过程中发出辐射。
光电检测技术第二章
3． 化学发光
由化学反应提供能量而引起的发光，称化学发光。 例如：磷在空气中缓慢氧化而发光。
4． 热发光
物体被加热到一定温度而发光，称热发光。 例如：钠或钠盐在火焰中发出的钠黄光。
例如： 发光二极管所产生的光就是电致发光。
光电检测技术第二章
2． 光致发光
物体被光直接照射或预先被照射而引起自身的辐射
称为光致发光。 例如： l 荧光、示波管、显象管、日光灯等中荧光物质的余辉；
钠光灯被另一钠光灯照射发出的黄光(称为共振辐射)；
l 短波长的紫外光照射到杂质(油污)上发出波长较长的
光电检测技术第二章
§2.1 光的产生
一、光的辐射
l光是从实物中发射出来的，是以电磁波传播的 物质 l粒子在不断地运动：原子内有若干电子围绕原 子核不断运动 l 运动有多种可能状态 l不同运动状态的电子具有不同能量 l当它们的运动受到骚扰时就可能发射出电磁波。
光电检测技术第二章
假设E0 、 E1为电子的两个运动状态，E0为基态， 电子受激获得一定能量而跃迁到激发态E1，当 电子从激发态回到基态时，能量从E1变到E0，
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定义2： 在给定λ1— λ2波长范围内，某一光源 发出的光通量与产生这些辐射通量所需的电功 率之比，称为该光源的光效率。
pK•m 12(p)V()d
光电检测技术第二章
（1）从ηe 、 ην可以看出，如果光电测量系统的 光谱范围为λ1~ λ2，那么应尽可能选用η较高的 光源。 （2）Km称为明视觉最大光谱光视效能，它表示 人眼对波长为555nm[V（ λ =555）=1]光辐射产 生光感觉的效能，且λ1 = 380nm， λ2 = 780nm。 实际上是光度参量对辐射度参量的转换常数。 （3）V（ λ）称为“标准光度观察者”光谱光视 效率，或称视见函数。
光电检测技术第二章
二、光谱功率分布 定义：自然光源和人造光源大都是由单
色光组成的复色光。不同光源在不同 光谱上辐射出不同的光谱功率，常用 光谱功率分布来描述。若令其最大值 为l，将光谱功率分布进行规一化处理， 那么经过归一化后的光谱功率分布称 为相对光谱功率分布。
光电检测技术第二章
光源的光谱功率分布通常可分成四种情况： l 图a为线状光谱，由若干条明显分隔的细线 组成。如低压汞灯。 l 图b称为带状光谱，由一些分开的谱带组成， 每一谱带中又包含许多细谱线。如高压汞灯、 高压钠灯就属于这种分布。 l 图c为连续光谱，所有热辐射光源的光谱都 是连续光谱。 l 图d为混合光谱，它由连续光谱与线、带谱 混合而成。一般荧光灯的光谱就属于这种分布。
热发光的原理是特定的材料在特定的温度下才 可能发光。
火焰中的原子、离子或电子具有足够的动能去 碰撞达到一定温度的钠原子，使钠原子受激而发光， 其光谱为线光谱。
光电检测技术第二章
实际上，物质受激而发光是很复杂的，有些 同属几种受激过程。例如： l 白炽灯中钨丝通以电流会发光，本质是电流 通过电阻丝产生的热发光； l 物质加热后燃烧发的光通常是氧化化学反应 发光； 平衡和非平衡辐射： l 激发发光是一种非平衡辐射，即以一种外加 能量转换成光能的过程。其光谱包括线光谱、 带光谱和连续光谱。 l 温度辐射是一种能达到平衡状态的辐射。也 称热辐射，即热平衡状态的辐射。
第二章 光电检测用光源
❖掌握内容 发光二极管和激光光源的产生机理及基 本特性，为正确使用打下一定基础。
❖理解内容 光产生的基本原理及方法
❖了解内容 气体光源和部分固体光源的机理和基本 特性。
光电检测技术第二章
第二章 主要内容
§2.1光的产生 §2.2光电仪器中的常用光源 §2.3发光二极管 §2.4激光光源 §2.5其他光源
（分立的线光谱称为原子光谱，其中每一条谱线代表一个
频率的光。）
（一）热辐射
l温度辐射的频率与强度取决于热平衡时的温度
l任何高于绝对温度0K的物体都具有热辐射。
l自然界中的任何物体都是热辐射体。
温度低的物体发红外辐射，500。C左右时物体的温度 辐射开始发部分暗红色的可见光。温度越高，发出的辐 射波长越短；大约在1500。C时的温度辐射体开始发白光。 热辐射光谱是连续光谱。
光电检测技术第二章
分类：按照发光机理，光源可以分成如下几类：
太阳
热辐射光源
白炽灯、卤钨灯
黑体辐射器
汞灯
荧光灯
钠灯
气体放电光源
氙灯
光源
金属卤化物灯
空心阴极灯
场致发光
固体发光光源， 发光二极管
气体激光器
固体激光器
激光器
染料激光器
半导体激光器
光电检测技术第二章
§2.2 光源的基本特性参数
一、辐射效率和发光效率 定义1： 在给定λ1—λ2波长范围内，某一光源发出的辐
应用：热辐射是红外探测技术和温度非接触测量的依据。
（二）发光辐射
光电检测技术第二章
二、光的产生方法
激励可以使发光物质产生光，外界提供激励能的形 式可有多种方式，常用的有以下几种方法：电致发光、 光致发光、化学发光、 热发光和场致发光。
1． 电致发光
物质中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击， 使原子中的电子从被加速的电子那里获得动能，由低能 态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时， 就会发出辐射。这一过程称为电致发光。
光电检测技术第二章
三、光源分类 定义： 一切能产生光辐射的辐射源，无论是天
然的，还是人造的，都称为光源。 l 天然光源：是自然界中存在的：如太阳、恒
星等，在天文光电探测中，常常会遇到这些光 辐射的测量。 l 人造光源：人为将各种形式的能量(热能、电 能、化学能)转化成光辐射能的器件。其中利用 电能产生光的器件称为电光源，在一般光电测 量系统中，电光源是最常见的光源。
此时发射光子的频率为：
v
E1vE0 h
式中： h 为 普 朗 克 常 数 ， h=6 ． 62×10-27 尔 格 ·秒 =4.13×l0-15 eV·S
光电检测技术第二章
应用：由于原子中有很多可能的能级，而原子受激后可
发射出多种频率的光。因此，利用光的频率分立特性，
用适当的仪器可以把它们分辩出来。
可见荧光。
光致发光原理
当光投射到物质上时，光子直接与物质中的电子 起作用(吸收、动量传递等)，引起电子能态的改变， 电子由高能态跃迁到低能态过程中发出辐射。
光电检测技术第二章
3． 化学发光
由化学反应提供能量而引起的发光，称化学发光。 例如：磷在空气中缓慢氧化而发光。
4． 热发光
物体被加热到一定温度而发光，称热发光。 例如：钠或钠盐在火焰中发出的钠黄光。
例如： 发光二极管所产生的光就是电致发光。
光电检测技术第二章
2． 光致发光
物体被光直接照射或预先被照射而引起自身的辐射
称为光致发光。 例如： l 荧光、示波管、显象管、日光灯等中荧光物质的余辉；
钠光灯被另一钠光灯照射发出的黄光(称为共振辐射)；
l 短波长的紫外光照射到杂质(油污)上发出波长较长的
光电检测技术第二章
§2.1 光的产生
一、光的辐射
l光是从实物中发射出来的，是以电磁波传播的 物质 l粒子在不断地运动：原子内有若干电子围绕原 子核不断运动 l 运动有多种可能状态 l不同运动状态的电子具有不同能量 l当它们的运动受到骚扰时就可能发射出电磁波。
光电检测技术第二章
假设E0 、 E1为电子的两个运动状态，E0为基态， 电子受激获得一定能量而跃迁到激发态E1，当 电子从激发态回到基态时，能量从E1变到E0，