它會放射電磁輻射即光子正修科技大學課件

止於至善正修科技大學光通量照度Ch3-2光通量與照度1止於至善正修科技大學光通量Ch3-2光通量與照度1

光是一種電磁波，而物質(zhì)(包含：原子、分子或晶體形式)中含有帶電體(電子或質(zhì)子)，故電磁波可以與它產(chǎn)生交互作用(例如：使它加速或振動)，而運動的帶電體亦能幅射出電磁波。

物質(zhì)(原子、分子或電晶體)可允許存在的能量狀態(tài)稱之為能階，它是由量子力學決定。

當光子的能量恰能符合原子或分子的能階時，光子就可以被吸收而使得原子或分子進入較高的能量狀態(tài)，或是藉著放出光子而由高能階回到較低能階。光與物質(zhì)的交互作用2光是一種電磁波，而物質(zhì)(包含：原子、分子或晶體形式)中含薛丁格方程式

以氫原子能階為例它可以藉由解出薛丁格方程式得到

：拉氏算符：波函數(shù)：位能函數(shù)其能階如下圖所示.3薛丁格方程式以氫原子能階為例它可以藉由解出薛丁格方程式得到n:1n:2n:3n:∞-13.6ev-3.4ev-1.5ev0氫原子能階eV：電子伏特圖氫原子能階氫原子能階4n:1n:2n:3n:∞-13.6ev-3.4ev-1.5e原子的模型觀念及能階的量子化

1911年拉塞福(E.Rutherford)以粒子撞擊金屬薄片，發(fā)現(xiàn)了一些大角度的偏移及反彈，推測原子中應有一個密度極大的地區(qū)(即原子核)。2.1913年波耳(N.Bohr)提出了更好的原子模型，它並包含了普朗克的量子假說；這個模型的其中一個成就就是成功地解釋了氫原子的光譜。但是波耳原子模型仍只是半古典的方法，更正確的方法應該使用量子力學中的薛丁格方程式；波耳的原子模型包含了下面4個重點。5原子的模型觀念及能階的量子化

1911年拉塞福(E.Rutha.原子中的電子受原子核的庫倫作用力，繞著原子核作圓周運動，這個運動遵循牛頓運動定律。b.

電子不像在牛頓運動中可以有無限多可能的軌道，它的軌道必須滿足其角動量L是的整數(shù)倍(h是卜朗克常數(shù)6.626×10-34J.s)，

也就是說n=1,2,3…。波耳的原子模型(I)=1.055×10-34J.s6a.原子中的電子受原子核的庫倫作用力，繞著原子核作圓周運動c.儘管電子在一穩(wěn)定軌道上運動持續(xù)受到加速度的作用，它不會輻射電磁能.也就是電子在一穩(wěn)定的軌道上運動時,其總能量E保持一定此種軌道為穩(wěn)定軌道。d.如果一個電子從能量為

的軌道突然躍遷到能量較低的

的軌道，它會放射電磁輻射(即光子)，其頻率ν為波耳的原子模型(II)7c.儘管電子在一穩(wěn)定軌道上運動持續(xù)受到加速度的作用，d.吸收，自發(fā)放射，誘發(fā)放射

一個光子和在固體內(nèi)的電子間有三種主要相互作用，即吸收(absorption)、自發(fā)放射(spontaneousemission)及誘發(fā)放射(stimulatedemission)。在此我們將以一個簡單的系統(tǒng)來說明這些過程。若考慮在一原子內(nèi)的兩個能階E1及E2，而E1相當於基態(tài)(groundstate)，E2相當於激發(fā)態(tài)(excitedstate)如下圖所示，則在此二態(tài)間的任何轉(zhuǎn)換都包含了光子的激發(fā)或吸收，而此光子的頻率則為，其中=E2-E1。在室溫時，在固體中的大多原子是處於基態(tài)。但若有一能量恰好等於的，則光子撞擊此系統(tǒng)後，將破壞了原來的狀態(tài)，而原來處於基態(tài)E1的原子將會吸收光子能量而跑到激態(tài)E2，這項能量狀態(tài)的交換我們稱它為吸收過程，如圖所示.8吸收，自發(fā)放射，誘發(fā)放射

一個光子和在固體內(nèi)的電子間自發(fā)放射

在激態(tài)中原子是很不穩(wěn)定的，經(jīng)過短暫的時間後，不需外來的激勵，它就會跳回到基態(tài)，而且放出能量這種過程稱為自發(fā)放射(如圖)。

綠光:510~540nm9自發(fā)放射在激態(tài)中原子是很不穩(wěn)定的，經(jīng)過短暫的時間後當一能量為的光子碰撞一原本在激態(tài)的原子時(如圖)，此原子受此誘發(fā)後會轉(zhuǎn)移到基態(tài)，而且放出與入射幅射光相同之單色光，因為每個光子所具有的能量都是

，而且非常一致，因此所有光子都是以同相位發(fā)射。誘發(fā)放射

二極體雷射:652.5nm而雷射則是誘發(fā)放射10當一能量為的光子碰撞一原本在激態(tài)的原子時(如圖發(fā)光體與檢測器之原理發(fā)光二極體主要的操作過程是自發(fā)放射，而雷射則是誘發(fā)放射，此外，光檢測器及太陽電池則是靠吸收作用來工作的。11發(fā)光體與檢測器之原理發(fā)光二極體主要的操作過程是自發(fā)放射，而雷白光光源研究High-LuminanceWhite-LightPointSourceUsingCe,Sm:YAGDouble-CladCrystalFiberYen-ShengLin,Tzu-ChiehCheng,Chien-ChungTsai,Kuang-YuHsu,Dong-YoJheng,Chia-YaoLo,Ping-HuiS.Yeh,andSheng-LungHuang,SeniorMember,IEEEIEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS,VOL.22,NO.20,OCTOBER15,201012白光光源研究High-LuminanceWhite-Lig白光光源研究Atapumpwavelengthof446nmCe3+Sm2+SpontaneousemissionSpontaneousemissionYAG(Y3Al5O12)crystalfiber13白光光源研究Atapumpwavelengthof白光光源研究14白光光源研究14光度與光通量光度（I）：光源單位時間所發(fā)出光的光能（光源發(fā)光的強弱程度），單位為瓦特（w=J/s）或燭光(cd)。光通量（F）：光源在每單位時間內(nèi)所幅射出來的可見光能量，稱為該光源的光通量，單位為流明（lumen）。F=4πI。高解析度多媒體數(shù)位投影機

-DLP0.55"DMD*1

-2,700ANSI流明

-2000:1高對比

-真實解析度：1024*768(XGA)

-2.8kg

15光度與光通量光度（I）：光源單位時間所發(fā)出光的光能（光源發(fā)光照度照度(E)：單位面積所通過的光通量。

E=F/A=4πI/4πr2=

I/r2照度平方反比定律：可見光（當光源固定時）垂直照射被照面時，其照度與距離平方成反比16照度照度(E)：單位面積所通過的光通量。16Ex.在光度為150燭光之燈光下方5m處其照度為多少？燈光下方2m處其照度為多少17Ex.在光度為150燭光之燈光下方5m處其照度為多少？燈問題討論(1)何謂光度，光通量，照度？(2)何謂照度平方反比定律？18問題討論(1)何謂光度，光通量，照度？181919止於至善正修科技大學光通量照度Ch3-2光通量與照度20止於至善正修科技大學光通量Ch3-2光通量與照度1

光是一種電磁波，而物質(zhì)(包含：原子、分子或晶體形式)中含有帶電體(電子或質(zhì)子)，故電磁波可以與它產(chǎn)生交互作用(例如：使它加速或振動)，而運動的帶電體亦能幅射出電磁波。

物質(zhì)(原子、分子或電晶體)可允許存在的能量狀態(tài)稱之為能階，它是由量子力學決定。

當光子的能量恰能符合原子或分子的能階時，光子就可以被吸收而使得原子或分子進入較高的能量狀態(tài)，或是藉著放出光子而由高能階回到較低能階。光與物質(zhì)的交互作用21光是一種電磁波，而物質(zhì)(包含：原子、分子或晶體形式)中含薛丁格方程式

以氫原子能階為例它可以藉由解出薛丁格方程式得到

：拉氏算符：波函數(shù)：位能函數(shù)其能階如下圖所示.22薛丁格方程式以氫原子能階為例它可以藉由解出薛丁格方程式得到n:1n:2n:3n:∞-13.6ev-3.4ev-1.5ev0氫原子能階eV：電子伏特圖氫原子能階氫原子能階23n:1n:2n:3n:∞-13.6ev-3.4ev-1.5e原子的模型觀念及能階的量子化

1911年拉塞福(E.Rutherford)以粒子撞擊金屬薄片，發(fā)現(xiàn)了一些大角度的偏移及反彈，推測原子中應有一個密度極大的地區(qū)(即原子核)。2.1913年波耳(N.Bohr)提出了更好的原子模型，它並包含了普朗克的量子假說；這個模型的其中一個成就就是成功地解釋了氫原子的光譜。但是波耳原子模型仍只是半古典的方法，更正確的方法應該使用量子力學中的薛丁格方程式；波耳的原子模型包含了下面4個重點。24原子的模型觀念及能階的量子化

1911年拉塞福(E.Rutha.原子中的電子受原子核的庫倫作用力，繞著原子核作圓周運動，這個運動遵循牛頓運動定律。b.

電子不像在牛頓運動中可以有無限多可能的軌道，它的軌道必須滿足其角動量L是的整數(shù)倍(h是卜朗克常數(shù)6.626×10-34J.s)，

也就是說n=1,2,3…。波耳的原子模型(I)=1.055×10-34J.s25a.原子中的電子受原子核的庫倫作用力，繞著原子核作圓周運動c.儘管電子在一穩(wěn)定軌道上運動持續(xù)受到加速度的作用，它不會輻射電磁能.也就是電子在一穩(wěn)定的軌道上運動時,其總能量E保持一定此種軌道為穩(wěn)定軌道。d.如果一個電子從能量為

的軌道突然躍遷到能量較低的

的軌道，它會放射電磁輻射(即光子)，其頻率ν為波耳的原子模型(II)26c.儘管電子在一穩(wěn)定軌道上運動持續(xù)受到加速度的作用，d.吸收，自發(fā)放射，誘發(fā)放射

一個光子和在固體內(nèi)的電子間有三種主要相互作用，即吸收(absorption)、自發(fā)放射(spontaneousemission)及誘發(fā)放射(stimulatedemission)。在此我們將以一個簡單的系統(tǒng)來說明這些過程。若考慮在一原子內(nèi)的兩個能階E1及E2，而E1相當於基態(tài)(groundstate)，E2相當於激發(fā)態(tài)(excitedstate)如下圖所示，則在此二態(tài)間的任何轉(zhuǎn)換都包含了光子的激發(fā)或吸收，而此光子的頻率則為，其中=E2-E1。在室溫時，在固體中的大多原子是處於基態(tài)。但若有一能量恰好等於的，則光子撞擊此系統(tǒng)後，將破壞了原來的狀態(tài)，而原來處於基態(tài)E1的原子將會吸收光子能量而跑到激態(tài)E2，這項能量狀態(tài)的交換我們稱它為吸收過程，如圖所示.27吸收，自發(fā)放射，誘發(fā)放射

一個光子和在固體內(nèi)的電子間自發(fā)放射

在激態(tài)中原子是很不穩(wěn)定的，經(jīng)過短暫的時間後，不需外來的激勵，它就會跳回到基態(tài)，而且放出能量這種過程稱為自發(fā)放射(如圖)。

綠光:510~540nm28自發(fā)放射在激態(tài)中原子是很不穩(wěn)定的，經(jīng)過短暫的時間後當一能量為的光子碰撞一原本在激態(tài)的原子時(如圖)，此原子受此誘發(fā)後會轉(zhuǎn)移到基態(tài)，而且放出與入射幅射光相同之單色光，因為每個光子所具有的能量都是

，而且非常一致，因此所有光子都是以同相位發(fā)射。誘發(fā)放射

二極體雷射:652.5nm而雷射則是誘發(fā)放射29當一能量為的光子碰撞一原本在激態(tài)的原子時(如圖發(fā)光體與檢測器之原理發(fā)光二極體主要的操作過程是自發(fā)放射，而雷射則是誘發(fā)放射，此外，光檢測器及太陽電池則是靠吸收作用來工作的。30發(fā)光體與檢測器之原理發(fā)光二極體主要的操作過程是自發(fā)放射，而雷白光光源研究High-LuminanceWhite-LightPointSourceUsingCe,Sm:YAGDouble-CladCrystalFiberYen-ShengLin,Tzu-ChiehCheng,Chien-ChungTsai,Kuang-YuHsu,Dong-YoJheng,Chia-YaoLo,Ping-HuiS.Yeh,andSheng-LungHuang,SeniorMember,IEEEIEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS,VOL.22,NO.20,OCTOBER15,201031白光光源研究High-LuminanceWhite-Lig白光光源研究Atapumpwavelengthof446nmCe3+Sm2+SpontaneousemissionSpontaneousemis