南理工光電檢測技術(shù)課件00緒論教學(xué)課件

1、 21 21世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)世紀(jì)具有代表意義的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)第一是光第一是光 電子產(chǎn)業(yè)電子產(chǎn)業(yè)，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康，第二是信息通信產(chǎn)業(yè)，第三是健康 和福利產(chǎn)業(yè)，第四是環(huán)境和新能源產(chǎn)業(yè)。和福利產(chǎn)業(yè)，第四是環(huán)境和新能源產(chǎn)業(yè)。光電光電 子產(chǎn)業(yè)對其它許多產(chǎn)業(yè)而言，將起到子產(chǎn)業(yè)對其它許多產(chǎn)業(yè)而言，將起到“基礎(chǔ)材基礎(chǔ)材 料料”的作用。的作用。 光是人類生存的基礎(chǔ)，光是美化世界信使，光是生產(chǎn)發(fā)展光是人類生存的基礎(chǔ)，光是美化世界信使，光是生產(chǎn)發(fā)展 的工具。的工具。對地球而言，太陽是最大的光源對地球而言，太陽是最大的光源，宇宙間的恒星全都宇宙間的恒星全都 是發(fā)光體。是發(fā)光體。 雖然我們生活在光的

2、世界里，時刻感覺到光的存在，但是，雖然我們生活在光的世界里，時刻感覺到光的存在，但是， 對于光的本性的認(rèn)識卻經(jīng)歷了漫長的歲月，這種認(rèn)識過程直到對于光的本性的認(rèn)識卻經(jīng)歷了漫長的歲月，這種認(rèn)識過程直到 現(xiàn)在還在繼續(xù)著?，F(xiàn)在還在繼續(xù)著。 在十七世紀(jì)以前，人們在長期生產(chǎn)實踐中積累了不少對在十七世紀(jì)以前，人們在長期生產(chǎn)實踐中積累了不少對 光的知識，當(dāng)時的認(rèn)識主要局限于敘述光的知識，當(dāng)時的認(rèn)識主要局限于敘述一些光的現(xiàn)象一些光的現(xiàn)象或或光的光的 傳播規(guī)律傳播規(guī)律，并未觸及到，并未觸及到“光的本性光的本性”。因此，人們對。因此，人們對“光的光的 本性本性”這個問題雖經(jīng)歷了幾十個世紀(jì)的認(rèn)識過程，可是，人這個問題

3、雖經(jīng)歷了幾十個世紀(jì)的認(rèn)識過程，可是，人 們對它還是處于感性認(rèn)識階段。們對它還是處于感性認(rèn)識階段。 我國春秋戰(zhàn)國時期，墨翟我國春秋戰(zhàn)國時期，墨翟( (公元前公元前468468376376年年) )及其弟子及其弟子 提出了一系列提出了一系列經(jīng)驗規(guī)律經(jīng)驗規(guī)律，因此，因此墨經(jīng)墨經(jīng)稱得上是有關(guān)光學(xué)知識稱得上是有關(guān)光學(xué)知識 的最早記錄。的最早記錄。 一百多年后，希臘數(shù)學(xué)家歐幾里德一百多年后，希臘數(shù)學(xué)家歐幾里德( (公元前公元前330330275275年年) ) 研究了平面鏡成象問題，指出研究了平面鏡成象問題，指出反射角等于入射角的反射定律反射角等于入射角的反射定律， 同時提出了將光當(dāng)作類似觸須的投射學(xué)說。

4、同時提出了將光當(dāng)作類似觸須的投射學(xué)說。 羅馬帝國的滅亡羅馬帝國的滅亡( (公元公元475475年年) )大體上標(biāo)志著黑暗時代的大體上標(biāo)志著黑暗時代的 開始，在此之后，歐洲在很長一段時間里科學(xué)發(fā)展緩慢，光學(xué)開始，在此之后，歐洲在很長一段時間里科學(xué)發(fā)展緩慢，光學(xué) 亦是如此。亦是如此。 早在早在1313世紀(jì)，英國牛津大學(xué)的世紀(jì)，英國牛津大學(xué)的羅杰爾羅杰爾培根培根就對就對 透鏡做過很多的試驗，并且得出結(jié)論說：透鏡做過很多的試驗，并且得出結(jié)論說：“若是從一個若是從一個 曲面曲面凸的或凹的，去透視一件物體，所得到的現(xiàn)象是凸的或凹的，去透視一件物體，所得到的現(xiàn)象是 不同的，它能夠變成這樣：大的使我們看成了小

5、的，或不同的，它能夠變成這樣：大的使我們看成了小的，或 者相反，小的看成大的；遠(yuǎn)的看成近的，隱蔽的變成看者相反，小的看成大的；遠(yuǎn)的看成近的，隱蔽的變成看 得見的得見的”。許多人都認(rèn)為他是第一個近代意義上的科學(xué)。許多人都認(rèn)為他是第一個近代意義上的科學(xué) 家。他似乎已經(jīng)有了用透鏡來改正視覺的想法，并且甚家。他似乎已經(jīng)有了用透鏡來改正視覺的想法，并且甚 至暗示過把透鏡組合起來構(gòu)成一具望遠(yuǎn)鏡的可能性。培至暗示過把透鏡組合起來構(gòu)成一具望遠(yuǎn)鏡的可能性。培 根對光線穿過透鏡的方式也有一些了解。根對光線穿過透鏡的方式也有一些了解。 十七世紀(jì)可以稱為光學(xué)發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折點。在這時期十七世紀(jì)可以稱為光學(xué)發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折

6、點。在這時期 建立了光的反射定律和折射定律，奠定了建立了光的反射定律和折射定律，奠定了幾何光學(xué)幾何光學(xué)的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 同時為了擴(kuò)大人眼的觀察能力，出現(xiàn)了同時為了擴(kuò)大人眼的觀察能力，出現(xiàn)了光學(xué)儀器光學(xué)儀器，第一架，第一架 望遠(yuǎn)鏡的誕生促進(jìn)了天文學(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展，顯微鏡的望遠(yuǎn)鏡的誕生促進(jìn)了天文學(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展，顯微鏡的 發(fā)明使生物學(xué)的研究有了強(qiáng)有力的工具。發(fā)明使生物學(xué)的研究有了強(qiáng)有力的工具。 荷蘭的荷蘭的利佩爾茲海利佩爾茲海在在16081608年發(fā)明了第一架望遠(yuǎn)鏡。年發(fā)明了第一架望遠(yuǎn)鏡。 開普勒（開普勒（1571157116301630）是德國近代著名的天文）是德國近代著名的天文 學(xué)家、數(shù)學(xué)

7、家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。 他為了看清天體的運行狀況，就在望遠(yuǎn)鏡的研制上，他為了看清天體的運行狀況，就在望遠(yuǎn)鏡的研制上， 狠下了一番功夫，由于他研制的望遠(yuǎn)鏡是用于觀測天體的，狠下了一番功夫，由于他研制的望遠(yuǎn)鏡是用于觀測天體的， 所以人們把開普勒望遠(yuǎn)鏡稱為天文望遠(yuǎn)鏡。所以人們把開普勒望遠(yuǎn)鏡稱為天文望遠(yuǎn)鏡。 開普勒于開普勒于16111611年發(fā)表了他的著作年發(fā)表了他的著作折光學(xué)折光學(xué)，提出照度定律，指出光的強(qiáng)，提出照度定律，指出光的強(qiáng) 度和光源的距離的平方成反比。度和光源的距離的平方成反比。 他還發(fā)現(xiàn)當(dāng)光以小角度入射到界面時，入射角和折射角近似地成正比關(guān)系。他還發(fā)現(xiàn)當(dāng)光

8、以小角度入射到界面時，入射角和折射角近似地成正比關(guān)系。 開普勒還對人的視覺進(jìn)行了研究，糾正了以前人們所認(rèn)為的視覺是由眼睛開普勒還對人的視覺進(jìn)行了研究，糾正了以前人們所認(rèn)為的視覺是由眼睛 的發(fā)射出光的錯誤觀點。他認(rèn)為人看見物體是因為物體所發(fā)出的光通過眼睛的發(fā)射出光的錯誤觀點。他認(rèn)為人看見物體是因為物體所發(fā)出的光通過眼睛 的水晶體投射在視網(wǎng)膜上，并且解釋了產(chǎn)生近視眼和遠(yuǎn)視眼的原因。的水晶體投射在視網(wǎng)膜上，并且解釋了產(chǎn)生近視眼和遠(yuǎn)視眼的原因。 1621 1621年斯涅耳在他的一篇文章中指出，入射角的余割和折射角的余割之年斯涅耳在他的一篇文章中指出，入射角的余割和折射角的余割之 比是常數(shù)。比是常數(shù)。

9、16301630年笛卡兒在年笛卡兒在折光學(xué)折光學(xué)中給出了用正弦函數(shù)表述的折射定律。中給出了用正弦函數(shù)表述的折射定律。 16571657年費馬指出光在介質(zhì)中傳播時所走路程取極值的原理，并根據(jù)這個年費馬指出光在介質(zhì)中傳播時所走路程取極值的原理，并根據(jù)這個 原理推出光的反射定律和折射定律。原理推出光的反射定律和折射定律。 折射定律的精確公式則是斯涅耳和笛卡兒提出的。折射定律的精確公式則是斯涅耳和笛卡兒提出的。 牛頓于公元牛頓于公元1704年出版的年出版的光學(xué)光學(xué)中提出中提出 了光是了光是微粒流的理論微粒流的理論，他認(rèn)為這些微粒從光源，他認(rèn)為這些微粒從光源 飛出來。在真空或均勻物質(zhì)內(nèi)由于慣性而作勻飛出

10、來。在真空或均勻物質(zhì)內(nèi)由于慣性而作勻 速直線運動，并以此觀點解釋光的反射和折射速直線運動，并以此觀點解釋光的反射和折射 定律。定律。 16781678年年惠更斯惠更斯創(chuàng)建了創(chuàng)建了“光的波動說光的波動說”。 他認(rèn)為光是在他認(rèn)為光是在“以太以太”中傳播的波。光的傳播中傳播的波。光的傳播 取決于取決于“以太以太”的彈性和密度。運用他的波動的彈性和密度。運用他的波動 理論中的次波原理，惠更斯不僅成功地解釋了理論中的次波原理，惠更斯不僅成功地解釋了 反射和折射定律，還解釋了雙折射現(xiàn)象。反射和折射定律，還解釋了雙折射現(xiàn)象。 光的理論在十八世紀(jì)實際上沒有什么進(jìn)展。大多光的理論在十八世紀(jì)實際上沒有什么進(jìn)展。大

11、多 數(shù)科學(xué)家采納了光的微粒學(xué)說。數(shù)科學(xué)家采納了光的微粒學(xué)說。 1801 1801年年楊格楊格最先用干涉原理令人滿意地解釋了白光照最先用干涉原理令人滿意地解釋了白光照 射下薄膜顏色的由來和用雙縫顯示了光的干涉現(xiàn)象，并第射下薄膜顏色的由來和用雙縫顯示了光的干涉現(xiàn)象，并第 一次成功地測定了光的波長。一次成功地測定了光的波長。 1856 1856年年韋伯韋伯做的電學(xué)實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)電荷的電磁單位和靜做的電學(xué)實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)電荷的電磁單位和靜 電單位的比值等于光在真空中的傳播速度即電單位的比值等于光在真空中的傳播速度即3 310108 8米秒。米秒。 從這些發(fā)現(xiàn)中，人們得到了啟示，即在研究光學(xué)現(xiàn)象時，從這些

12、發(fā)現(xiàn)中，人們得到了啟示，即在研究光學(xué)現(xiàn)象時， 必須和其它物理現(xiàn)象聯(lián)系起來考慮。必須和其它物理現(xiàn)象聯(lián)系起來考慮。 1845 1845年法拉第發(fā)現(xiàn)了光的振動面在強(qiáng)磁場年法拉第發(fā)現(xiàn)了光的振動面在強(qiáng)磁場 中的旋轉(zhuǎn)，揭示了光學(xué)現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象的內(nèi)中的旋轉(zhuǎn)，揭示了光學(xué)現(xiàn)象和電磁現(xiàn)象的內(nèi) 在聯(lián)系。在聯(lián)系。 電磁波與光的速度完全一樣，并且都不需要傳播媒質(zhì)；電磁波與光的速度完全一樣，并且都不需要傳播媒質(zhì)； 電磁波的理論都可以用來描述光的各種現(xiàn)象。理論與實踐在電磁波的理論都可以用來描述光的各種現(xiàn)象。理論與實踐在 許多方面的充分吻合。光的電磁論揭示了光的電磁本質(zhì)，使許多方面的充分吻合。光的電磁論揭示了光的電磁本質(zhì)，使

13、 人們對光本性的認(rèn)識大大提高了一步。人們對光本性的認(rèn)識大大提高了一步。 1860 1860年年麥克斯韋麥克斯韋提出提出光是電磁波的光是電磁波的 理論理論。 周期周期T T的倒數(shù)是波的的倒數(shù)是波的頻率頻率，用符號，用符號f f表示，是指單位時間內(nèi)波前進(jìn)距離內(nèi)表示，是指單位時間內(nèi)波前進(jìn)距離內(nèi) 完整波的數(shù)目，完整波的數(shù)目，( (單位用次秒，叫做赫茲單位用次秒，叫做赫茲) )。 f T V 一個完整的波的長度，叫做一個完整的波的長度，叫做波長波長，用符號，用符號表示。表示。 波前進(jìn)一個波長所需要的時間，叫做波的波前進(jìn)一個波長所需要的時間，叫做波的周期周期，用符號，用符號T T表示。它也等于表示。它也等

14、于 媒質(zhì)中的點振動一次的時間媒質(zhì)中的點振動一次的時間( (單位用秒單位用秒) )。 波傳播的速度波傳播的速度( (簡稱簡稱波速波速) )V V和波和波 長長，周期，周期T(T(或頻率或頻率f f) )的關(guān)系是：的關(guān)系是： 電磁波在不同媒質(zhì)中傳播時，它的速度是不同的，但都比電磁波在不同媒質(zhì)中傳播時，它的速度是不同的，但都比 真空中的速度真空中的速度C C要小。要小。光在空氣中的速度略小于光在空氣中的速度略小于C C，通?？捎?，通?？捎肅 C 來近似，光在水中的傳播速度只有來近似，光在水中的傳播速度只有C C的四分之三，在玻璃中的的四分之三，在玻璃中的 傳播速度是傳播速度是C C的三分之二。的三分

15、之二。 在真空中，電磁波的速度、波長、頻率之間的關(guān)系為：在真空中，電磁波的速度、波長、頻率之間的關(guān)系為： fC 電磁波譜電磁波譜分為長波區(qū)、光學(xué)區(qū)、射線區(qū)。光電技術(shù)只涉分為長波區(qū)、光學(xué)區(qū)、射線區(qū)。光電技術(shù)只涉 及光學(xué)譜區(qū)。及光學(xué)譜區(qū)。 由于光波的波長很短，用米或厘米做單位都嫌太大，而由于光波的波長很短，用米或厘米做單位都嫌太大，而 采用更小的單位微米，毫微米和埃，它們之間的換算關(guān)系為：采用更小的單位微米，毫微米和埃，它們之間的換算關(guān)系為： Anmmmm mmcmm 763 3 1010101 101001 十九世紀(jì)末、甘世紀(jì)初是物理學(xué)發(fā)生偉大革命的時代。十九世紀(jì)末、甘世紀(jì)初是物理學(xué)發(fā)生偉大革命

16、的時代。 從牛頓力學(xué)到麥克斯韋的電磁理論，經(jīng)典物理學(xué)形成一套從牛頓力學(xué)到麥克斯韋的電磁理論，經(jīng)典物理學(xué)形成一套 嚴(yán)整的理論體系。嚴(yán)整的理論體系。 光的電磁理論的主要困難是不能解釋光和物質(zhì)相互作用的某光的電磁理論的主要困難是不能解釋光和物質(zhì)相互作用的某 些現(xiàn)象，例如熾熱黑體輻射中能量隨波長分布的問題，特別是些現(xiàn)象，例如熾熱黑體輻射中能量隨波長分布的問題，特別是 1887年年赫茲赫茲發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)。 光電效應(yīng)光電效應(yīng): :光線在投到某些金屬表面時，會使金屬表面釋放光線在投到某些金屬表面時，會使金屬表面釋放 電子，這種現(xiàn)象稱為電子，這種現(xiàn)象稱為“光電效應(yīng)光電效應(yīng)”。并發(fā)現(xiàn)光電子的發(fā)射

17、率，。并發(fā)現(xiàn)光電子的發(fā)射率， 與照射到金屬表面的光線強(qiáng)度成正比。但是如果用不同波長的與照射到金屬表面的光線強(qiáng)度成正比。但是如果用不同波長的 光照射金屬表面時，照射光的波長增加到一定限度時，既使照光照射金屬表面時，照射光的波長增加到一定限度時，既使照 射光的強(qiáng)度再強(qiáng)也無法從金屬表面釋放出電子。射光的強(qiáng)度再強(qiáng)也無法從金屬表面釋放出電子。 1900年普朗克提出了量子假說，認(rèn)為各種頻率的電磁波年普朗克提出了量子假說，認(rèn)為各種頻率的電磁波 (包括光包括光)，只能象微粒似地以一定最小份的能量發(fā)生，只能象微粒似地以一定最小份的能量發(fā)生(它稱為它稱為 能量子，正比于頻率），成功地解釋了黑體輻射問題，開始能量子

18、，正比于頻率），成功地解釋了黑體輻射問題，開始 了量子光學(xué)時期。了量子光學(xué)時期。 1905年年愛因斯坦愛因斯坦發(fā)展了普朗克的能量子發(fā)展了普朗克的能量子 假說，把量子論貫穿到整個輻射和吸收過假說，把量子論貫穿到整個輻射和吸收過 程中，程中，建立了他的建立了他的光子學(xué)說光子學(xué)說，他認(rèn)為光波，他認(rèn)為光波 的能量應(yīng)該是的能量應(yīng)該是“量子化量子化”的。輻射能量是的。輻射能量是 由許許多多分立能量元組成，這種能量元由許許多多分立能量元組成，這種能量元 稱之為稱之為“光子光子”。 光具有波粒二象性，既是光具有波粒二象性，既是電磁波電磁波，又是，又是光子流光子流。波粒二象。波粒二象 性是光的客觀屬性，反映了性

19、是光的客觀屬性，反映了“光光”這個統(tǒng)一物兩個矛盾著的這個統(tǒng)一物兩個矛盾著的 側(cè)面，在某些情況下，它主要表現(xiàn)為波動性；而在另一些情側(cè)面，在某些情況下，它主要表現(xiàn)為波動性；而在另一些情 況下，它又主要表現(xiàn)為粒子性。例如，況下，它又主要表現(xiàn)為粒子性。例如，光的傳播過程中主要光的傳播過程中主要 表現(xiàn)為波動性，但當(dāng)光與物質(zhì)之間發(fā)生能量交換時就突出地表現(xiàn)為波動性，但當(dāng)光與物質(zhì)之間發(fā)生能量交換時就突出地 顯示出光的粒子性。顯示出光的粒子性。 hE h c h P E E：光子的能量：光子的能量 h h：普郎克常數(shù)：普郎克常數(shù) ：頻率：頻率 ：波長：波長 【光】【光】 嚴(yán)格地說，光是人類眼睛所能觀察到的一種輻

20、射。嚴(yán)格地說，光是人類眼睛所能觀察到的一種輻射。 由實驗證明光就是電磁輻射，這部分電磁波的波長范圍約在由實驗證明光就是電磁輻射，這部分電磁波的波長范圍約在 紫光的紫光的0.380.38微米到紅光的微米到紅光的0.780.78微米之間。微米之間。 【光源】【光源】 物理學(xué)上指能發(fā)出一定波長范圍的電磁波（包括物理學(xué)上指能發(fā)出一定波長范圍的電磁波（包括 可見光與紫外線、紅外線和可見光與紫外線、紅外線和X X光線等不可見光）的物體。通常光線等不可見光）的物體。通常 指能發(fā)出可見光的發(fā)光體。凡物體自身能發(fā)光者，稱做光源，指能發(fā)出可見光的發(fā)光體。凡物體自身能發(fā)光者，稱做光源， 又稱發(fā)光體。又稱發(fā)光體。 光

21、源主要可分為：熱輻射光源，例如太陽、白熾燈、炭精光源主要可分為：熱輻射光源，例如太陽、白熾燈、炭精 燈等；氣體放電光源，例如，水銀燈、熒光燈等。激光器是燈等；氣體放電光源，例如，水銀燈、熒光燈等。激光器是 一種新型光源，具有發(fā)射方向集中、亮度高，相干性優(yōu)越和一種新型光源，具有發(fā)射方向集中、亮度高，相干性優(yōu)越和 單色性好的特點。單色性好的特點。 【光速】【光速】 一般指光在真空中的傳播速度，它的特征是：一般指光在真空中的傳播速度，它的特征是： 一切電磁輻射在真空中傳播的速率相同，且與輻射的頻一切電磁輻射在真空中傳播的速率相同，且與輻射的頻 率無關(guān)；率無關(guān)； 無論在真空中還是在其他物質(zhì)媒質(zhì)中，無論

22、用什么方法無論在真空中還是在其他物質(zhì)媒質(zhì)中，無論用什么方法 也不能使一個信號以大于光速也不能使一個信號以大于光速C C的速率傳播；的速率傳播； 真空中光速與用以進(jìn)行觀測的參照系無關(guān)。這就是相對真空中光速與用以進(jìn)行觀測的參照系無關(guān)。這就是相對 論的基礎(chǔ)；論的基礎(chǔ)； 光在真空中的速度為光在真空中的速度為C C，在其他媒質(zhì)中，光的速度均小，在其他媒質(zhì)中，光的速度均小 于于C C，且隨媒質(zhì)的性質(zhì)和光波的波長而不同。，且隨媒質(zhì)的性質(zhì)和光波的波長而不同。 【色散】【色散】 復(fù)色光被分解為單色光，而形成光譜的現(xiàn)象，稱之為復(fù)色光被分解為單色光，而形成光譜的現(xiàn)象，稱之為 “色散色散”。色散可通過棱鏡或光柵等作為

23、。色散可通過棱鏡或光柵等作為“色散系統(tǒng)色散系統(tǒng)”的儀器的儀器 來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。 各種色光依一定順序排列而成的光帶叫做各種色光依一定順序排列而成的光帶叫做光譜光譜。最基本最基本 的光譜有二種：一種是太陽光那樣的從紅到紫所有色光的的光譜有二種：一種是太陽光那樣的從紅到紫所有色光的 光譜，各種色光緊密排列，中間沒有界線，這種光譜就稱光譜，各種色光緊密排列，中間沒有界線，這種光譜就稱 為為連續(xù)光譜連續(xù)光譜。另一種是象汞燈那樣的光譜，在從紅到紫的。另一種是象汞燈那樣的光譜，在從紅到紫的 波長區(qū)域內(nèi)，只有幾根彩色的亮線，這種光譜稱為波長區(qū)域內(nèi)，只有幾根彩色的亮線，這種光譜稱為線光譜線光譜。 【光譜】【光譜

24、】 復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后，復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡、光柵）分光后， 被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案。被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案。 【光的顏色】【光的顏色】波長在波長在0.400.40微米左右的光呈微米左右的光呈紫色紫色，隨，隨 著波長的增加，依次呈現(xiàn)著波長的增加，依次呈現(xiàn)藍(lán)藍(lán)，青青、綠綠、黃黃、橙橙，紅紅各各 色。波長大于色。波長大于0.780.78微米的光，因為在紅光的外端，所微米的光，因為在紅光的外端，所 以稱為以稱為紅外光紅外光。同樣，波長短于。同樣，波長短于0.380.38微米的光由于處微米的光由于處 在紫光外端，也

25、就稱為在紫光外端，也就稱為紫外光紫外光。紫外光和紅外光雖然紫外光和紅外光雖然 不能為眼睛所感覺，但對眼睛還是有作用的，過量的不能為眼睛所感覺，但對眼睛還是有作用的，過量的 紫外光和紅外光對人眼都有損害作用，紫外光和紅外光對人眼都有損害作用，我們應(yīng)該注意我們應(yīng)該注意 適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)。適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)。 嚴(yán)格說來，不同波長所反映的顏色應(yīng)該是不同的，所以嚴(yán)格說來，不同波長所反映的顏色應(yīng)該是不同的，所以 用波長來鑒別光波比用顏色來鑒別光波更為科學(xué)而且定量。用波長來鑒別光波比用顏色來鑒別光波更為科學(xué)而且定量。 光的顏色光的顏色大致的波長范圍大致的波長范圍 （納米為單位）（納米為單位） 紅色紅色 橙色橙色 黃色黃色

26、 綠色綠色 青色青色 藍(lán)色藍(lán)色 紫色紫色 760630760630 630600630600 600570600570 570500570500 500450500450 450430450430 430400430400 如果把能量相等的各種波長的光引向眼睛，則會發(fā)現(xiàn)：如果把能量相等的各種波長的光引向眼睛，則會發(fā)現(xiàn)： 對波長為對波長為555555納米的黃綠色納米的黃綠色光看上去最亮，黃光和青光較亮，光看上去最亮，黃光和青光較亮， 而紅光和紫光就很弱。這就是說，人眼對黃綠色光感覺最靈而紅光和紫光就很弱。這就是說，人眼對黃綠色光感覺最靈 敏，對黃、青光還相當(dāng)靈敏，而對紅、紫光就不靈敏。敏，對黃、

27、青光還相當(dāng)靈敏，而對紅、紫光就不靈敏。 人眼的這種感覺特性可以用曲線表示出來，如圖所示，人眼的這種感覺特性可以用曲線表示出來，如圖所示， 稱為眼睛的光譜相對靈敏度曲線，我們通常把它叫做稱為眼睛的光譜相對靈敏度曲線，我們通常把它叫做視見函視見函 數(shù)曲線數(shù)曲線。 圖中實線為視線圖中實線為視線 較亮?xí)r測得的，稱較亮?xí)r測得的，稱 為為明視覺曲線明視覺曲線。虛。虛 線為在視場較暗時線為在視場較暗時 測得的，稱為測得的，稱為暗視暗視 覺曲線覺曲線。 所有光度計量均所有光度計量均 以明視覺為基礎(chǔ)。以明視覺為基礎(chǔ)。 如果一種顏色光再不能分解為其它顏色的光，這種光稱如果一種顏色光再不能分解為其它顏色的光，這種光

28、稱 為為單色光單色光。而。而由單色光合成的光則稱為由單色光合成的光則稱為復(fù)色光復(fù)色光。 顯然，白光是一種復(fù)色光，但復(fù)色光并不一定是白光。顯然，白光是一種復(fù)色光，但復(fù)色光并不一定是白光。 嚴(yán)格說來，嚴(yán)格說來，單色光是指只含有一種波長的光，但實際上是單色光是指只含有一種波長的光，但實際上是 不可能的，它總包含有一定的波長范圍。不可能的，它總包含有一定的波長范圍。 光電檢測技術(shù)從原理上講可以檢測一光電檢測技術(shù)從原理上講可以檢測一 切切能夠影響光量或光特性的非電量能夠影響光量或光特性的非電量。例如：。例如： 位移、振動、液位、液體濃度位移、振動、液位、液體濃度等等。等等。 把待測量變換為光信息量：把待

29、測量變換為光信息量： 光電探測器的輸出往往與入射到它光敏面光電探測器的輸出往往與入射到它光敏面 上的光通量成正比。所以光電探測器的光電流上的光通量成正比。所以光電探測器的光電流 大小可以反映待測量的大小。大小可以反映待測量的大小。 QfI 特點：特點：光電流與待測量有關(guān)；與光源的強(qiáng)光電流與待測量有關(guān)；與光源的強(qiáng) 度有關(guān)，與光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)；與光電探測器的性度有關(guān)，與光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)；與光電探測器的性 能有關(guān)。能有關(guān)。 要求：要求：光源的發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定；光電探測器光源的發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定；光電探測器 的性能穩(wěn)定；光學(xué)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計。的性能穩(wěn)定；光學(xué)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計。 把待測量變換為光信息脈沖：把待測量變換為光

30、信息脈沖： 以光脈沖或條紋數(shù)的多少來反映待測量的以光脈沖或條紋數(shù)的多少來反映待測量的 大小。大小。 光電探測器的輸出為低電平和高電平光電探測器的輸出為低電平和高電平 兩個狀態(tài)組成的一系列脈沖數(shù)字信息。兩個狀態(tài)組成的一系列脈沖數(shù)字信息。 QfT 特點：特點：數(shù)字信息量只取決于光通量的有無，數(shù)字信息量只取決于光通量的有無， 與光通量的大小無關(guān)。與光通量的大小無關(guān)。 要求：要求：有足夠的光通量能區(qū)分有足夠的光通量能區(qū)分“0”0”和和“1”1” 兩個狀態(tài)，對光源和光電探測器的性能要求較兩個狀態(tài)，對光源和光電探測器的性能要求較 低。低。 測量轉(zhuǎn)速；物體表面；測量轉(zhuǎn)速；物體表面； 測距；激光制導(dǎo)測距；激光制導(dǎo) 測量液體和氣體濃度、測量液體和氣體濃度、 透明度、混濁度；檢測透透明度、混濁度；檢測透 明薄膜的厚度和質(zhì)量明薄膜的厚度和質(zhì)量 輻射高溫計、火警報警輻射高溫計、火警報警 器、熱成像儀器、熱成像儀 測量物體大小、位移量、測量物體大小、位移量、 運動速度、產(chǎn)品計數(shù)、光控運動速度、產(chǎn)品計數(shù)、光控 開關(guān)、防盜報警開關(guān)、防盜報警 檢測位移量、振動、流檢測位移量、振動、流 體的濃度、折射率、運動速體的濃度、折射率、運動速 度度 靈敏度和精靈敏度和精 度高，動態(tài)范度高，動態(tài)范 圍大，但結(jié)構(gòu)圍大，但結(jié)構(gòu) 復(fù)雜成本高復(fù)雜成本高 光學(xué)技術(shù)光學(xué)技術(shù)處理的是空間光強(qiáng)信息