光度单位与电磁波能量辐射单位对比
电磁波和光的性质
电磁波的定义和基本特征电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
它是由振荡的电荷或电流在空间中传播而形成的，是电磁场能量的传递方式。
电磁波在自然界中广泛存在，包括可见光、无线电波、微波、红外线、紫外线、X射线和ɣ射线等。
基本特征：1.电磁波的波动性：电磁波以波动的形式传播，具有传播方向和传播速度。
它们可以在自由空间、大气和其他介质中传播，传播速度为光速，约为每秒30万公里。
2.电磁波的频率和波长：电磁波具有不同的频率和波长。
频率是指波动单位时间内的周期数，单位为赫兹（Hz）。
波长是指在一个周期内电磁波传播的距离，单位可以是米（m）或其他长度单位。
3.电磁波的能量和强度：电磁波传播时携带能量，其能量与频率相关。
能量越高的电磁波，频率越高，波长越短。
电磁波的强度表示单位面积上电磁波能量的传播量，通常以瓦特每平方米（W/m²）表示。
4.电磁波的传播介质：电磁波可以在真空中传播，也可以通过各种物质介质进行传播。
不同频率的电磁波在不同介质中的传播性质和速度会有所不同。
5.电磁波的相互作用：电磁波在与物质相互作用时会发生吸收、反射、折射、散射等现象。
不同材料对电磁波的相互作用程度与电磁波的频率有关，因此不同波长的电磁波在物质中的相互作用也会有所不同。
电磁波的理解和应用对于现代科技的发展至关重要。
从无线通信到医学影像，从光学技术到天文学研究，电磁波的性质和特征在各个领域都发挥着重要作用。
电磁波的分类和频率范围根据电磁波的频率范围，我们可以将电磁波分为不同的类型，每种类型都具有不同的特征和应用。
以下是常见的电磁波分类和其频率范围：1.无线电波（Radio Waves）：无线电波是频率最低的电磁波，其频率范围从几赫兹（Hz）到数十吉赫兹（GHz）。
无线电波广泛用于通信、广播、雷达和卫星通信等领域。
其中，较低频率的无线电波可以传播较长距离，而较高频率的无线电波可以携带更多信息。
2.微波（Microwaves）：微波的频率范围通常从几百兆赫兹（MHz）到几百吉赫兹（GHz）。
51光度学中的基本量及单位
第五章 光度学光能是系统设计中另一个非常重要的问题,由于任何一个接收器件，所能接收的光能都有一个最低阈值。
以人眼为例，它所能感受到的最低照度为（勒克斯），相当于一支蜡在之外产生的光照度。
可见人眼对光是相当灵敏的，我们希望所设计的系统所成的像具有足够好的照度／足够多的能量。
lx 910−km 30§5－1 光度学中的基本量及单位一、辐射量―――指描述电磁波的物理量描述电磁波的物理量比较多，例如：辐通量、辐照度、辐出射度等。
1、辐射能（表示）――指以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量。
单位：（J 焦尔）e Q 它是由辐射体发出的，常见的辐射体分为二大类：一次辐射源――本身发射辐射能的物体，例如：太阳、各种灯；二次辐射源――受别的辐射体照射后，反射／透射能量的物体，例如：月亮，被照明的物体。
2、辐通量（e φ）――单位时间内发射、传输、接收的辐射能叫辐通量。
单位：W （瓦）对某一辐射体而言，它发出的辐射能具有一定的光谱分布（即由各种不同的波长组成），而每种不同的波长其辐通量也不同。
总的辐通量＝各个组成波长的辐通量总和。
若设在极窄的波段范围λd 内，所辐射出的辐通量为e d φ，则有：λλφφd d e )(=式中)(λφ――是辐通量随波长变化的函数；上式表示的是小量值，那么在整个波段内所辐射的总的能量为： λλφφd e ∫=)(此外，还有：辐出射度（）、辐照度（）、辐亮度（）等等。
e M e E e L 二、 光学量对于光辐射中的物理量是比较多的，其意义与辐射量的意义也基本相同，故为了区别起见，我们用符号进行区别，它们的主符号是相同的，但是下角标有区别：辐射量――下角标e ；光学量――下角标v 。
1、接收器的光谱响应物体经过系统进行成像，最终的像都是由接收器类进行接收的，接收器的不同，对光谱响应的范围也各不相同。
对于目视光学系统而言，人眼对不同的波长响应程度也相差非常大，在这里引入了光谱光视效率的概念加以理解。
§5.1 辐射量和光学量及其单位
§5.1 辐射量和光学量及其单位∙可见光是波长在3.8×10-7～7.8×10-7 米范围内的电磁辐射，描述电磁辐射的物理量，即辐射量，也可用来描述可见光；可见光是能对人的视觉形成刺激并能被人感受的电磁辐射，因而人们很自然地用视觉受到刺激的程度，即视觉感受来量度可见光。
按这种视觉响应原则建立的表征可见光的量称作光学量。
∙由此可见，可见光是可以用辐射量和光学量这两种量值系统来度量的。
把可见光做为纯物理现像来研究时，应采用辐射量量值系统；而研究与人的视觉有关问题时，采用光学量量值系统可能更方便。
下面简要介绍各种辐射量和光学量及其单位，以及两种量值系统间的关系。
一、辐射量1、辐射能同其它电磁辐射一样，可见光辐射也是一种能量传播形式。
以电磁辐射形式发射、传输或接收的能量称做辐射能，通常用字符表示。
度量辐射能的单位为焦[耳]（J）。
2、辐通量单位时间内发射、传输或接收的辐射能称之为辐通量，通常用字符表示。
若在时间内发射、传输或接收的辐射能为，相应的辐通量为辐通量与功率有相同的单位，为瓦[特] (W)。
3、辐出度Me辐射源单位发射面积发出的辐通量，定义为辐射源的辐出度，以字符Me表示。
假定辐射源的微面积dA发出的辐通量为，则辐出度Me为辐出度的单位名称为瓦［特］每平方米（W/m2 ）。
4、辐照度Ee辐射照射面单位受照面积上接受的辐通量，定义为受照面的辐照度，以字符Ee表示。
假定受照面的微面积dA上接受的辐通量为，则辐照度Ee为辐照度和辐出度有相同的单位，为瓦[特]每平方米（W/m2 ）。
5、辐射强度Ie点辐射源向各方向发出辐射，在某一方向，在元立体角内发出的辐通量为，则辐射强度Ie为辐射强度的单位为瓦［特］每球面度（W/sr）。
6、辐亮度Le为了表征具有有限尺寸辐射源辐通量的空间分布，采用“辐亮度”这样一个辐射量。
元面积为dA的辐射面，在和表面法线N成角方向，在元立体角内发出的辐通量为, 则辐亮度Le为根据定义可以认为，在方向的辐亮度Le就是辐射面在垂直于方向上单位投影面积在单位立体角内发出的辐通量。
光度与辐射度基础课件
照明设计 节能减排
光度与辐射度在光学仪器中的应用
光学测量
图像处理
在图像处理领域，光度和辐射度参数 可用于增强图像对比度和清晰度，提 高图像质量。
光度与辐射度在环境保护中的应用
环境监测
生态保护
光度与辐射度在医学领域的应用
医学影像
医学影像技术中，光度和辐射度参数对于提高影像质量和诊断准确率具有重要作 用。
在光谱分析中，辐射度是测量和分析 物质吸收、发射光谱的关键参数，有 助于了解物质的性质和组成。
光度测量技术
光度测量定义 光度测量仪器 光度测量应用
辐射度测量技术
辐射度测量定义
辐射度测量仪器
辐射度测量应用
光度与辐射度测量技术的发展趋势
高精度测量
智能化测量
多维测量
光度与辐射度在照明工程中的应用
光度量单位
01
02
瓦特（W）
坎德拉（cd）
03 流明（lm）
光度量与其他物理量的关系
01
光功率与光强度、光通量的关系
02
光强度与发光角度的关系
03
光通量与其他物理量的关系
辐射度量定义 01 02
辐射度量ห้องสมุดไป่ตู้位
除此之外，还有其他的单位如焦耳（J ）、瓦特小时（Wh）等，用于描述不 同形式的能量和功率。
辐射度量与其他物理量的关系
辐射度量与光度量有密切的联系， 光度量是描述光源发光强弱的物 理量。
辐射度量和光度量都是描述光和 电磁辐射的重要物理量，它们在
某些场合可以互相转换。
此外，辐射度量还与温度、颜色 等其他物理量有关，这些物理量 之间存在一定的关系和转换公式。
光度与辐射度的联系
两者都是描述光源辐射能力的物理量，光度用于描述人眼可见光的辐射，而辐射度 则用于描述整个电磁波段的辐射。
辐射度与光度量讲解
向上的辐射强度为1／683Wsr-1时，在该方向上的发光
强度为lcd。 光通量的单位是流明(lm)，它是发光强度为lcd的 均匀点光源在单位立体角内发出的光通量。 光照度的单位是勒克斯(lx)，它相当于lm的光通
量均匀地照在1m2面积上所产生的光照度。
人眼对各种波长的光的感光灵敏度是不一样的，
一般情况下，对绿光最灵敏，对红光灵敏度较差。
的光学特性必须用基于人眼视觉的光学参数量即
光度量来描述。
★光度量是人眼对相应辐射度量的视觉强度
值。能量相同而波长不同的光，对人眼引起的视 觉强度是不相同的。
光度量只在光谱的可见波段(380nm-780nm)才有意义。
辐射度量 辐射能 辐射通量 辐射强度 辐射照度 辐射出射度 辐射亮度
符号 Qe
单位 J W W/sr W/m2 W/m2 W/sr.m
在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类:
★一类是物理的，叫作辐射度学量，是用能量单
位描述光辐射能的客观物理量；
★另一类是生理的，叫作光度学量，是描述光
辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小的强
度，即光度量是具有标准人眼视觉特性的人眼所接 受到辐射量的度量。
1、辐射能Qe：辐射能是一种以电磁波的形式发射、传
在波长λ 处的光谱辐射通量为
d e d
在整个光谱内，总的辐射通量为
e d
0
2、光谱辐射出射度Mλ：光源发出的光在每单位波长间
隔内的辐射出射度。
dM e M ( ) d
0
M ( )d M e
3、光谱辐射强度Iλ ：光源发出的光在每单位波长间隔 内的辐射强度。
工程光学第七章光度学
光能在均匀介质中的吸收损失
• 完全透明、不吸收光的物质是没有的，光束通 过单位长度（通常为1厘米）介质时，其出射 的光通量Ф2与入射的光通量Ф1之比称为介质的 透明率P
P 2 1
• 光束在介质中传播的长度为l厘米时，出射的光 通量则为Ф2=PlФ1
光能在反射面上的吸收、散射 损失
• 光学系统遇到反射面时，部分光能将在 反射面上被吸收和散射 镀银面的反射率为0.9，损失为0.1 镀铝面为0.85，损失0.15 全反射面的反射率近似为1，损失可以忽 略。
概述
• 光学系统的两大作用：成像和传输光能 成像性质注重光的传播方向 传输光能注重光的传输强弱
• 物体可以看作为一个发光体 发光体实际是一个电磁波辐射源 分主动发光和被动发光
• 可见光是电磁波中波长在400~760nm的部分 • 光度学是辐射度学中的可见光的部分
属两个分支学科
光度学和辐射度学参量对照
d d'd"
LV " "
LV
LV '
d' n'2
(1 ) n'2
LV d n2
n2
传播过程中光度学量的变化规律
• 点光源光照度
Ev
1 r2
( r 是距离)
• 单一介质元光管内光亮度的传递 L1 L2
•
光经界面折射后的亮度(不考虑反射损失)
L n2
L n2
• 余弦辐射体各方向光亮度相同
• 轴外点像照度 Cos4
光在元光管内的传播
两个面积很小的截面构成的直纹曲面包围的 空间就是一个元光管。光在元光管内传播，不 从侧面溢出。
光在传递中的光能损失
• 光能在透明界面上的反射损失 • 光能在均匀介质中的吸收损失 • 光能在反射面上的吸收、散射损失
光度,辐射度,色度学名词解释及中英文对照
开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失， 同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到 热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于 500—550 摄氏 度时，就会变成暗红色，达到 1050 一 1150 摄氏度时，就变成黄色……因而，光 源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。只不过色温是用开尔文(K) 色温单位来表示，而不是用摄氏温度单位。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐 变成红色，这便是黑体理论的最好例子。当黑体受到的热力使它能够放出光谱中 的全部可见光波时，它就变成白色，通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑 体。色温计算法就是根据以上原理，用。K 来表示受热钨丝所放射出光线的色温。 根据这一原理，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的 “温度”。
辐射照度（W/m2 ）和光照度（lux=lm/m2 勒克斯=流明/平方米）之间，可以通 过乘以光视函数来变换。 (瓦/平方米和流明或勒克斯之间的转换)
如：550nm 的光视函数为 0.9949501 则 1w 的辐射通量对应 683.0*0.9949501=679 lm （流明）
其中 683.0 为：在 555nm，人眼的最大可见光视效率处，1W 辐射通量对应光通量 为 683 流明。
倘若需要用日光型胶片在用钨丝灯照明的条件下拍摄时，还可以用 80 滤光镜。 如果当时不用 TTL 曝光表测光的话，须增加 2 级光圈，以弥补光线的损失。而当 用灯光型胶片在日光条件下拍摄时，就需用 85B 滤光镜，需要增加 2／3 级光圈。
1.辐射学和光度量学基本概念
辐[射]亮度(或称辐射度) Le 对于小面积的面辐射源，以辐亮度Le来表示其表面不同位置
在不同方向上的辐射特性。
一小平面辐射源的面积为dS，与dS的法线夹角的方向θ上有 一面元dA。若dA所对应的立体角dΩ内的辐通量为dΦe ，
则面源在此方向上的辐亮度为:
式中是面辐射源正对dA的有效面积。辐亮度Le就是该面源在
壳层容纳一定数量的电子。每个电子具有确定的分立能量值， 也就是电子按能级分布。 固体中大量原子紧密结合在一起，而且原子间距很小，以致 使原子的各个壳层之间有不同程度的交叠。最外面的电子壳 层交叠最多，内层交叠较少，如图1-5 所示。壳层的交叠使 外层的电子不再局限于某个原子上，它可能转移到相邻原子 的相似壳层上去，例如电子可以从某个原子的2P壳层转移到 相邻原子的2P壳层，也可能从相邻原子运动到更远的原子的 相近壳层上去。这样电子有可能在整个晶体中运动。晶体中 电子的这种运动称为电子的共有化。外层电子的共有化较为 显著，而内壳层因交叠少而共有化不十分显著。 电子的共有化使本来处于同一能级的电子能量发生微小的差 异。例如，组成固体的N个原子在某一能级上的电子来都具 有相同的能量，由于共有化运动使它们在固体中不仅仅受本 身原子核的作用，而且还受到周围其它原子的作用而具有各 自不同的能量。于是，一个电子能级因受N个原子核的作用 而分裂成N个新的靠得很近的能级。N新能级之间能量差异 极小，而N值很大，于是这N个能级几乎连成一片而形成具 有一定宽度的能带。
其它基本概念 ▪ 点源：照度与距离之间的平方反比定律 ▪ 扩展源：朗伯源的辐出度与辐亮度间的关系 ▪ 漫反射面：漫反射体的视亮度与照度间的关系 ▪ 定向辐射体
d
dA cos
l2
辐射度学与光度学的基础知识
• 辐射度学基础 • 光度学基础 • 辐射度学与光度学的关系 • 实际应用中的辐射度和光度问题 • 总结与展望
01
辐射度学基础
辐射度学的定义与概念
总结词
辐射度学是研究电磁辐射的发射、传 播、吸收、散射和转换等过程的科学。
详细描述
辐射度学主要关注电磁辐射的能量、 功率、辐射通量、辐射强度等物理量 的测量和计算，以及这些物理量在不 同介质和环境中的变化规律。
02
光度学基础
光度学的定义与概念
总结词
光度学是研究光辐射的度量、测量和应用的学科，它涉及到光辐射的定量描述和测量。
详细描述
光度学主要研究光辐射的属性、度量单位、测量方法和应用。它关注的是光辐射的能量、 功率和辐射通量等物理量的度量，以及这些物理量在不同媒介中的传播、散射和吸收等
行为。
光度量
1. 光通量
光度定律
总结词
光度定律是描述光辐射在不同媒介中传播时遵循的规律， 包括斯涅尔定律、反射定律和折射定律等。
1. 斯涅尔定律
也称为反射定律，它描述了光线在两种不同媒介的交界面 上的反射和折射行为，即入射角等于反射角，折射角与入 射角成正比。
2. 折射定律
当光线从一种媒介进入另一种媒介时，其传播方向会发生 变化，这个变化与两种媒介的折射率有关。折射定律描述 了折射光线与入射光线之间的关系。
光源的辐射度和光度性能
光谱分布
不同光源的光谱分布不同，这决定了它们在颜色 表现、显色指数等方面的性能。
光效
光效是衡量光源效率的指标，光效高的光源在相 同亮度下消耗的电能更少。
寿命与稳定性
光源的寿命和稳定性也是重要的性能指标，它们 决定了光源的使用和维护成本。
电磁波电磁辐射和光的波长
电磁波电磁辐射和光的波长电磁波、电磁辐射和光的波长电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的能量传播现象，它包含了许多不同类型的波，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线等。
电磁波在日常生活中无处不在，而波长则是电磁波的一个重要特征。
一、电磁波和电磁辐射电磁波由电场和磁场相互交织而成，以垂直于传播方向的模式传播。
电磁波既具有粒子性也具有波动性，它能够传播能量和动量，且速度为光速。
电磁辐射是指电磁波在空间传播过程中传递能量的现象。
电磁辐射既可以是自然界中的天然辐射，如太阳辐射、地球辐射等，也可以是人类活动中产生的人工辐射，如电视信号、手机信号等。
电磁辐射可以有不同的频率、能量和波长。
二、光的波长光是一种由电磁波产生的可见波长范围内的辐射。
光的波长决定了光的颜色，而不同波长的光会产生不同颜色的视觉感受。
在可见光的波长范围内，波长较长的光呈现红色，波长较短的光呈现紫色。
除红色和紫色外，可见光波长相对较长的颜色还包括橙色、黄色和绿色等。
不同波长的光对我们的视觉感受有不同的影响，这也是为什么我们在绘画和设计中需要根据颜色的波长来选择合适的颜色。
光的波长可用纳米（nm）单位来表示，1纳米等于1亿分之一米。
红光的波长范围大约在620nm到750nm之间，而紫光的波长范围大约在380nm到450nm之间。
可见光谱中的波长范围可以通过分光仪等光学工具来测量和观察。
三、电磁波和光的应用电磁波在日常生活中有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用场景：1. 通信：无线电波、微波和其他高频电磁波被用于通信领域，包括电视信号、手机信号和卫星通信等。
2. 医学：X射线和伽马射线等电磁波被用于医学成像，如X射线检查和核医学。
3. 光学：可见光和红外线等电磁波被用于照明、光纤通信和红外摄像等。
4. 热能：红外线和短波红外线被用于测温、夜视和红外加热等应用。
5. 天文学：射电波和伽马射线等电磁波被用于天文观测和宇宙研究。
辐射度和光度学基础
e de / d
若按光谱积分该函数，则可求得总的辐射通量值：
e e d
0
辐射度的基本物理量
前面介绍的几个重要的辐射量，都有与光谱辐射通量有相对应的关系， 如光谱辐照度Ee(λ) =dEe/dλ、光谱辐射出射度Me(λ)=dMe/dλ等， 其总辐射度量的积分形式也类似，我们将其列于表1－1中。
dI e d 2 e Le dS cos d dS cos
Lλ,b,N(λ,T)为黑体在辐射面法线方向的光谱辐射亮度。如果把ε’λ对半 球空间取平均值，就用“半球”来表示此平均值。
cos ' , , , T L ,b,N , T d ' , , , T L ,b,N , T d 0 ' , , T 0 T 4 cos L ,b,N , T d
第一章 辐射度和光度学基础
§1－1
辐射度量与光度学量
§1－2辐射度学与光度学中的基本定律
§1－3 辐射能的传输基础
§1－1 辐射度量与光度学量－引言
辐射度学（radiometry）或称辐射测量，是测量电磁波所传 递的能量（电磁辐射能）或测量与这一能量特征有关的其它 物理量的科学技术。人类生活在电磁辐射的环境中，被天然 的或人工的电磁辐射所包围，因此，在测量和控制这种辐射 能方面会有很多要求。在整个电磁频谱范围内，不同的频谱 段，应采用不同的辐射能测量方法。辐射度学量表示辐射能 的大小，基本量是辐射功率或辐射通量，单位是瓦特（W）。 辐射度学适用于整个电磁波谱，主要用于X光、紫外光、红外 光以及其他非可见的电磁辐射。所涉及的论题非常广泛，包 括辐射能的基本概念、辐射能的传输、变换以及仪器的辐射 度学校准或标定。 光度学适用于波长在0.38μm~0.78μm范围内的电磁辐射－ 可见光波段，它使用的参量称为光度学（photometry）量。 以人的视觉习惯为基础建立。辐射度学量是用能量单位描述 光辐射能的客观物理量。光度学量描述光辐射能为人眼接受 所引起的视觉刺激大小的强度，是生理量。光度学量的基本 量是光通量，单位是流明（lm）。
1.辐射学和光度量学基本概念
d
ds1
L0
ds0 sin 2 u0 ds1 f l f l f 1 f
n0 r0 sin u0 n1 r1 sin u1 , l ' n12 E L0 2 sin 2 u1 ds1 n0 E L0
l
d
2 D 2 l '
辐[射]出[射]度 Me 辐出度只表示面辐射源表面不同位置的辐射特性，而不考虑 辐射方向。其定义为：面辐射源的单位面积上辐射的辐通量， 也就是把辐亮度Le对所有可能方向的角积分，即 ,单位为W/m2。 辐[射]照度 Ee 它表示每单位受照面接受的辐通量，即 ,单位为W/m2。 这里无需考虑面元dA所接受的辐通量来自何方，故与该面 的取向无关。
dE
I cos
l2 I L dA cos L dA cos cos l
A A 2
dE
L cos d
E dE L cos d E L cos d Ls
A
dA1 rdrd , dE L cos d L cos l dA1 cos l2
亮度 Lv
面光源的亮度定义为: ,其单位为cd/m2。
光出射度 Mv 它过去也称为面发光度。其定义为面光源从单位面积上辐射
的光通量，即
,单位为lm/m2, lx(勒克斯 )。
照度 Ev 入射到单位面积上的光通量称为照度，即 , 单位为lx(勒克斯).
根据眼睛的视见函数Vλ ，可将辐射度学单位表示的量值换算 为以光度学单位表示的相应值。例如，已知某一波长λ 的光 谱辐照度Eeλ 时，与之相当的光谱照度Evλ 为
辐射度与光度量
2、发光强度I：光源在给定方向上，单位立体角内所发 出的光通量，称为光源在该方向上的发光强度。
I d d
3、光出射度M：光源表面给定点处单位面积内所发出 的光通量，称为光源在该点的光出射度。
M d dA
4、光照度E：被照明物体给定点处单位面积上的入射光 通量，称为该点的光照度。
E d dA
辐射度量符号单位光度量符号q单位辐射能qej光量lms辐射通量ew光通量lm流明辐射强度iewsr发光强度icd坎德拉lmsrlx勒克斯lmm2辐射照度eewm2光照度e辐射出射度mewm2光出射度mlmm2辐射亮度lewsrm2光亮度lcdm2光度量中最基本的单位是发光强度单位坎德拉candela记作cd它是国际单位制中七个基本单位之一
A、价带是允许带
B、导带是满带
C、禁带是允许带 D、导带是允许带
2、关于半导体，错误的是（）
A、电阻温度系数一般是正的
B、导电性能不受微量杂质的影响
C、对温度的变化非常敏感
D、导电性受热、光、电、磁等外界作用的影响
4、半导体的分类
现代固体电子与光电子器件大多由半导体材料制备， 半导体材料大多为晶体（晶体中原子有序排列，非晶体 中原子无序排列）。晶体分为单晶与多晶：
第一章 光电技术基础
第一节 光辐射度量与光度量 第二节 半导体物理基础 第三节 光电效应
第一节、光辐射度量与光度量
光辐射：通常把对应于真空中的波长在0.38微 米到0.78微米范围内的电磁辐射称为光辐射。 广义地讲，X射线、紫外辐射、可见光和红外辐 射都可以叫光辐射。
光源：发出光辐射的物体叫光源。光电技术中 的光源可分为自然光源和人造光源两类。
单晶——在一块材料中，原子全部作有 规则的周期排列。
常用的光度量单位
常用的光度量，希望对大家学习有帮助！A光通量：单位时间内光辐射能量的大小。
它表示光源的发光能力。
公式为：式中Km—最大光谱效能，683lm/W---明视觉光谱光效率---光谱辐射通量（辐射功率）---光通量单位：流明lm,指1cd的均匀点光源在1Sr内的光通量。
发光强度（光强）：光通量的角（空间的）密度，即在一定方向上的单位立体角内所发出的光通量。
常用于说明光源和灯具发出的光通量在空间各方向或选定方向上的分布密度。
公式为：立体角：是任意一封闭的圆锥面内所包含的空间。
单位是球面度(Sr)，即以锥顶为球心，以r为半径作一圆球，如果锥面在圆球上截得的面积A为r的平方，则该立体角为一个单位立体角，而一个球体包含4π球面度。
发光强度的单位：是坎得拉cd，1cd=1lm/Sr，是国际单位制的基本单位。
1979年10月第10届国际计量大会通过的坎得拉定义为：一个光源发出频率为540.0E12Hz的单色辐射（对应于空气中波长为550nm的单色辐射），若在一定方向上的辐射强度为1/683W/sr，则光源在该方向上的发光强度为1cd。
照度：单位面积（被照射面）上入射的光通量。
公式为：单位：勒克斯lx。
注：1lx的照度是比较小的，在此照度下仅能大致辨认周围物体。
晴朗的满月夜晚，地面照度大约为0.2lx；白天采光良好的室内照度为100-500lx；晴天室外太阳散射光下，地面的照度约为1000lx；中午太阳光照射下，地面的照度可达100000lx。
光出射度：单位面积（发光面）上发射的光通量。
公式为：单位：辐射勒克斯rlx。
亮度：在一个广光源上取一个单元面积dA，从与表面法线成角的方向上去观察，在这个方向上的光强与所可见的光源面积之比，定义为光源在该方向的亮度。
公式为：单位：尼特（坎得拉每平方米）cd/squr-m。
注：太阳的亮度为1.6*10E9以上，碳极弧光灯(1.8-12)*10E8，钨丝灯(2.0-20)*10E6，蜡烛(0.5-1.0)*10E4，蓝天0.8*10E4。
电磁辐射单位换算
电磁辐射单位换算在我们的日常生活中，电磁辐射无处不在，从手机、电脑到微波炉、电视塔等。
而要理解和评估电磁辐射的强度和影响，就需要了解电磁辐射的单位以及它们之间的换算关系。
首先，让我们来认识一下常见的电磁辐射单位。
其中，功率密度的单位是瓦特每平方米（W/m²），这是用来描述单位面积上电磁辐射功率的大小。
电场强度的单位通常是伏特每米（V/m），它表示单位长度上的电场大小。
磁场强度的单位则是安培每米（A/m），反映了单位长度上的磁场大小。
在电磁辐射的测量和研究中，还有一些其他常用的单位，比如磁感应强度的单位特斯拉（T）和高斯（Gs）。
1 特斯拉等于 10000 高斯。
那么，这些单位之间是如何进行换算的呢？以电场强度和功率密度为例。
假设我们已知电场强度 E（单位为V/m），要计算对应的功率密度 S（单位为 W/m²），在自由空间中，可以使用以下公式：S ＝ E²／（120π) 。
通过这个公式，我们就能够在知道电场强度的情况下，算出对应的功率密度。
再来看磁场强度和磁感应强度的换算。
由于 1 特斯拉等于 10000 高斯，所以如果我们知道磁场强度 H（单位为 A/m），要将其转换为磁感应强度 B（单位为 Gs），可以使用公式 B ＝μ₀H ，其中μ₀是真空磁导率，约等于4π×10⁻⁷亨利每米（H/m）。
对于不同频率的电磁辐射，单位换算可能会有所不同。
比如在射频频段，常用的单位还有微瓦每平方厘米（μW/cm²）。
如果要将功率密度从瓦特每平方米（W/m²）转换为微瓦每平方厘米（μW/cm²），首先需要将瓦特转换为微瓦，1 瓦特等于 1000000 微瓦；同时将平方米转换为平方厘米，1 平方米等于 10000 平方厘米。
在实际应用中，正确进行单位换算非常重要。
例如，在评估手机基站的电磁辐射时，如果测量得到的电场强度是 5 伏特每米，我们可以通过上述公式计算出对应的功率密度，然后与相关的国家标准进行比较，以判断其是否在安全范围内。
光及有关电磁辐射的量和单位
６一８．ａ
焦［耳口每立方米 ｊｏｕｌｅ ｐｅｒ ｃｕｂｉｃ
ｍ ｅｔｒｅ
Ｊ／ｍ３
６－９．ａ
焦［耳」每四次方
米 ｊｏｕｌｅｐ ｅｒｍ ｅｔｒｅ
ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｕｒｔｈ
ｐｏｗ ｅｒ
Ｊ／ｍｎ
定
义
单 位 ：６－８．ａ＾ －６－１３．ａ 换算因数和备注
６－１０．ａ 瓦〔特〕
ｗ ａｔｔ
Ｗ
ＩＷ 二１Ｊ ／ｓ
中华人民共和 国国家标 准
光 及有 关 电 磁 辐射的量和单位
Ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓａ ｎｄｕ ｎｉｔｓ－Ｌｉｇｈｔａ ｎｄｒ ｅｌａｔｅｄｅ ｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｒ ａｄｉａｔｉｏｎｓ
３１０２．６ 一 ９３
ＧＢ ３１０２．６ 一 ８６
引言
本标 准 等 效采用国际标准 ＩＳＯ ３１－６：１９９２（（ 量和单位 第六部分；光及有关电磁辐射》。 本标 准是 日前已经制定的有关量和单位的一系列国家标准之一，这一系列国家标准是 ； ＧＢ ３ １００ 国际单位制及其应用；
雷诺数 Ｒｅ＝ １．３ ２Ｘ １ ０＇
考虑 到 Leabharlann 一般是将平面角表示为两长度之比，将立体角表示为面积与长度的平方之比，国际计量委员
会（ＣＩＰＭ）在 １９８。年决定，弧度和球面度在国际单位制中为无量纲的导出单位；这就意味着将平面角和
立体角作为无量纲的导出量。为了便于识别量纲相同而性质不同的量 ，在导出单位的表示式中可以使用
右面各页并对齐。两条实线间的全部单位都是左面各页相应实线间的量的单位。 址的 表 格 列出了本标准领域中最重要的量及其符号，并在大多数情况下给出了量的定义，但这些定
义只用于识别，并非都是完全的。 某些 址 的 矢过特性 ，特别是当定义需要时，已予指明，但并不企图使其完整或一致。 在大 多 数 情况 Ｆ，每个量只给出一个名称和一个符号。当一个量给出两个或两个以上的名称或符
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d
dl r
2）
立体角
d
dS r2
3）光强基本单位定义：
光强是某一方向上单位立体角内光源辐射的光量，符号是 ，单位是坎德拉（cd）。 用黑体辐射做标准，1967 年国际计量大会规定：在 101325Pa 的压力下，处于纯白金凝固 温度的黑体的 60 万分之一平方米表面的垂直方向上的光强度为 1cd。在 1979 年，国际计 量大会又做出如下规定， 发出 540X1012Hz 频率（即波长为 555nm）的单色辐射源 在给定方向上的辐射强度为
Ee
单位面积上接收到来自电 磁辐射体在单位时间内的 辐射能量 ，单位是：
照度
E
W /m
Ee dPe / dS
辐射亮度
2
lx
E dF / dS
亮度
Le
磁辐射体在单位时间内在 空间某一方向上的单位投 影面积内辐射能量 ，单位 是： 2
L
单位面积上接收到来自 光源在单位时间内的光 2 量 ，单位是： cd / m
辐射通量
对于电磁能量辐射的人眼光感度量
光通量
Pe
电磁辐射体在单位时间内 向周围空间辐射的能量， 单位是 W, 符号是
F
Pe
辐射强度
光源在单位时间内向周 围空间辐射的人眼感受 到的光能，单位是 lm， 符号是
F
Ie
电磁辐射体在单位时间内 向周围空间某一方向辐射 的能量 ，单位是：
光强
I
I e ( , ) dPe ( , ) / d
人眼感受光强与电磁波物理辐射强度之间的关系就是：
W / sr
Ie
光源在单位时间内向周 围空间某一方向辐射的 人眼感受到的光能 ，单 位是：cd lm / sr
I ( , ) dF ( , ) / d
1cd 1lm / sr
辐射照度
1 W / sr 683
单位面积上接收到来自 源在单位时间内的光 量 ，单位是：
M
W /m
2
lm / m
Me dPe / dS
照度和亮度之间的关系：（
M dF / dS
是材料表面在该方向上的反射系数）
L E / sr lm /(m2 sr ) lx / sr
W / m Sr
lm / m 2 Sr
L d 2 F / dS cos( ) d
辐照度 单位面积上接收到来自 光源在单位时间内的光 2 量 ，单位是：
Le d 2 Pe / dS cos( ) d
辐射出度
Me
电磁辐射体在单位时间内 单位面积上辐射到外部空 间的辐射能量 ，单位是：
I
1 W / sr 683
时，则该单色辐射源在该方向上光强是 1cd
从这个规定可以推出：
1W / sr
的辐射强度（电磁能量，客观的，固定的）对应人眼
对电磁波能量感受的是 683cd（这只是人眼感受到的） 基于此基本关系，我们就可以将电磁能量辐射对应成人眼感受到的光参数： 对应如下：
电磁辐射能量度量