光輻射物理基礎(chǔ)一

光輻射物理基礎(chǔ)一第一頁，共七十七頁，2022年，8月28日臺灣地區(qū)的奇美電子、冠捷科技等光電企業(yè)巨頭的陸續(xù)入駐，一個世界級的光電產(chǎn)業(yè)基地逐漸在寧波保稅區(qū)顯現(xiàn)。寧波已經(jīng)把打造世界級的光電產(chǎn)業(yè)基地作為未來發(fā)展的重點。寧波市市長毛光烈表示：“奇美、冠捷進來將引來更多的相關(guān)配套企業(yè)?！?/p>

寧波出口加工區(qū)和保稅區(qū)內(nèi)落戶的臺資配套企業(yè)已近20家，其中包括全球著名的背光模組生產(chǎn)廠商中強光電、大億科技等。據(jù)寧波市有關(guān)部門透露，目前已經(jīng)或有意跟進的臺資上下游企業(yè)多達數(shù)十家。第二頁，共七十七頁，2022年，8月28日1寧波奇美電子有限公司：產(chǎn)值300億(主導(dǎo)產(chǎn)品液晶電視和顯示器、臺商獨資企業(yè)，投資1.7億美元)。

2寧波波導(dǎo)股份有限公司：產(chǎn)值200億(主導(dǎo)產(chǎn)品手機3500萬部，擬與國外大公司戰(zhàn)略合作)。

3寧波奧克斯集團公司：產(chǎn)值100億(主導(dǎo)產(chǎn)品手機1500萬部，今年新核準(zhǔn)生產(chǎn)許可證)。

4寧波廣博集團公司：產(chǎn)值33億(主導(dǎo)產(chǎn)品數(shù)碼相機、納米材料)。

5寧波屹東電子股份有限公司：產(chǎn)值30億(主導(dǎo)產(chǎn)品手機、智能家電、LED、香港上市公司)。

6寧波太陽能電源有限公司：產(chǎn)值30億(主導(dǎo)產(chǎn)品太陽能電池100MW)。第三頁，共七十七頁，2022年，8月28日重點項目

①液晶電視和顯示器生產(chǎn)：寧波華屋電子有限公司投資1.7億美元在保稅區(qū)建立液晶電視和顯示器生產(chǎn)廠，一、二期產(chǎn)能將達600萬臺，并在周邊形成較為完善配套產(chǎn)業(yè)鏈體系?！笆?五”期間如液晶電視國內(nèi)市場高速增長，臺商將會考慮將液晶顯示屏轉(zhuǎn)移至寧波生產(chǎn)，那將是一次重大產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。

②2G、2.5G、3G手機擴產(chǎn)：寧波波導(dǎo)股份有限公司為了推進與國外大公司戰(zhàn)略合作，擬在現(xiàn)有2000萬部生產(chǎn)能力基礎(chǔ)上再新投資3億人民幣增加2000萬部生產(chǎn)能力，使之年產(chǎn)能達到4000萬部，位列全球第4，以增強其國內(nèi)外市場競爭力。

③手機生產(chǎn)擴產(chǎn)：寧波奧克斯集團有限公司2005年上半年剛獲得國家核準(zhǔn)手機生產(chǎn)許可證。公司擬擴建手機生產(chǎn)線，使其年產(chǎn)能達到2000萬部。

④數(shù)碼相機擴產(chǎn)：寧波廣博集團有限公司擬投資10億元建10條數(shù)碼相機生產(chǎn)線，使之年產(chǎn)能達到300萬部。另擬投資1億元建數(shù)碼打印機和電子相框生產(chǎn)等項目。

第四頁，共七十七頁，2022年，8月28日⑥太陽能電池擴產(chǎn)：寧波太陽能電源有限公司擬投資1億元將太陽能電池年生產(chǎn)能力從25MW提高到100MW，為順利擴產(chǎn)公司已在科技園區(qū)征地造新廠房。

⑦大尺寸液晶背光模組生產(chǎn)：寧波大億科技有限公司擬投資2.5億元在保稅區(qū)為華屋電子有限公司建配套大尺寸液晶背光模組生產(chǎn)線，其年產(chǎn)能將達到1800萬片。

第五頁，共七十七頁，2022年，8月28日光輻射物理基礎(chǔ)在所有這些領(lǐng)域中，都涉及到將光輻射信息轉(zhuǎn)換為電信息檢測的問題。了解光輻射的度量、光輻射的產(chǎn)生及其傳輸?shù)幕疽?guī)律，介紹典型的光輻射源、常用光學(xué)材料的性質(zhì)以及光輻射調(diào)制的原理與方法。第六頁，共七十七頁，2022年，8月28日主要內(nèi)容：1

光輻射的度量2

溫度輻射源及其輻射特性3

受激輻射與激光器4

輻射在媒質(zhì)中傳輸?shù)乃p5光輻射的調(diào)制第七頁，共七十七頁，2022年，8月28日§1-1

光輻射的度量1.1.1基本光輻射度量1.1.2光譜輻射度量和光子輻射度量1.1.3基本光度量1.1.4朗伯余弦定律與小面源輻射特性§1-1

光輻射的度量

第八頁，共七十七頁，2022年，8月28日光具有波粒二象性，既是電磁波，又是光子流。1860年麥克斯韋（C.Maxwell)提出光是電磁波的理論。光在傳播時表現(xiàn)出波動性，如光的干涉、衍射、偏振、反射、折射。1900年,普朗克（Max.Planck)提出了輻射的量子論。1905年,愛因斯坦（Albert.Einstein)將量子論用于光電效應(yīng)之中，提出光子理論。光與物質(zhì)作用時表現(xiàn)出粒子性，如光的發(fā)射、吸收、色散、散射。愛因斯坦（1879-1955）什么是光？

第九頁，共七十七頁，2022年，8月28日光子能量公式：E=hν光子動量公式：p=hν/c=h/λh：普郎克常數(shù)

上面兩公式等號左邊表示光為微粒性質(zhì)（光子能量與動量），等號右邊表示光為波動性質(zhì)（電磁波頻率和波長）。

光電轉(zhuǎn)換一般使用固體材料，利用其量子效應(yīng)。從固體能級來說，具有從0.1ev到幾個ev能量的轉(zhuǎn)換比較容易，即比較容易在十幾微米的紅外到0.2微米左右的紫外范圍內(nèi)進行高效率的能量轉(zhuǎn)換。第十頁，共七十七頁，2022年，8月28日光輻射是電磁波輻射。電磁波譜分為長波區(qū)、光學(xué)區(qū)、射線區(qū)。光電檢測技術(shù)只涉及光學(xué)譜區(qū)。在光學(xué)譜區(qū)內(nèi)，具有相同的輻射與吸收機理，許多輻射源的光譜分布和接收器的靈敏閾都同時覆蓋此區(qū)域。使用光學(xué)透鏡來接收輻射或聚焦成象。第十一頁，共七十七頁，2022年，8月28日電磁波譜及光譜圖101410121010108106104102110-210-410-610-810-10/m聲頻電磁振蕩無線電波毫米波紅外光紫外光X射線射線宇宙射線/nm1106410461031.510677062259757749245539030020010極遠遠中近紅橙黃綠藍紫近遠極遠可見光電磁輻射波譜第十二頁，共七十七頁，2022年，8月28日電磁波譜及光譜圖

第十三頁，共七十七頁，2022年，8月28日光學(xué)區(qū)：1.可見光。通常人們提到的“光”指的是可見光。可見光是波長在0.4~0.8m范圍的光輻射，也是人視覺能感受到“光亮”的電磁波。當(dāng)可見光進入人眼時，人眼的主觀感覺依波長從長到短表現(xiàn)為紅色、橙色、黃色、綠色、青色、藍色和紫色。2.紫外輻射。紫外輻射比紫光的波長更短，人眼看不見，波長范圍是0.1~0.4m。細分為近紫外、遠紫外和極遠紫外。由于極遠紫外在空氣中幾乎會被完全吸收，只能在真空中傳播，所以又稱為真空紫外輻射。在進行太陽紫外輻射的研究中，常將紫外輻射分為A波段、B波段和C波段。第十四頁，共七十七頁，2022年，8月28日3.紅外輻射。波長在0.8~1000m的是紅外輻射。通常分為近紅外（0.8~3m）、中紅外（3~6m），遠紅外（6~20m）和極遠紅外（20~1000m）四部分。第十五頁，共七十七頁，2022年，8月28日

1.輻射度學(xué)(Radiometry)與光度學(xué)(Photometry)

光電系統(tǒng)可以看作是光能的傳遞和接收系統(tǒng)。輻射能從目標(biāo)(輻射源)發(fā)出后經(jīng)過中間介質(zhì)、光學(xué)系統(tǒng)，最后被光電器件接收。光能的強弱是否能使接收器感受，這是光電系統(tǒng)一個很重要的指標(biāo)。一、基本光輻射度量第十六頁，共七十七頁，2022年，8月28日

輻射度學(xué)適用于整個電磁波譜的能量計算。主要用于X光、紫外光、紅外光,可見光以及其他非可見的電磁輻射。光度學(xué)研究對可見光的能量的計算，它使用的參量稱為光度量。以人的視覺習(xí)慣為基礎(chǔ)建立。

光度學(xué)是輻射度學(xué)的一部分或特例。這兩套參量的名稱、符號、定義式彼此對應(yīng)，基本都相同，只是單位不同。為了區(qū)別這兩種量，有的用下標(biāo)e和v區(qū)分。第十七頁，共七十七頁，2022年，8月28日⑴輻射能Q

輻射能是以輻射形式發(fā)射或傳輸?shù)碾姶挪ǎㄖ饕缸贤?、可見光和紅外輻射）能量。輻射能一般用符號Qe表示。

單位：焦耳（J）。

⑵輻射功率P

輻射功率Pe又稱為輻射通量，定義為單位時間內(nèi)流過的輻射能量，即

單位：瓦特（W）或焦耳/秒（J/s）2.輻射量（1）第十八頁，共七十七頁，2022年，8月28日⑶輻出度M輻射出射度Me是用來反映物體輻射能力的物理量。定義為輻射體單位面積向半空間發(fā)射的輻射通量，即單位：W/m2。輻射量（2）⑷輻射強度。輻射強度定義為：點輻射源在給定方向上發(fā)射的在單位立體角內(nèi)的輻射通量，用Ie表示，即單位：瓦特球面度-1（Wsr-1）。第十九頁，共七十七頁，2022年，8月28日由輻射強度的定義可知，如果一個置于各向同性均勻介質(zhì)中的點輻射體向所有方向發(fā)射的總輻射通量是Pe，則該點輻射體在各個方向的輻射強度Ie是常量，有

第二十頁，共七十七頁，2022年，8月28日⑸輻射亮度。輻射亮度定義為單位面輻射源在某一給定方向上的輻通量。如圖1所示。

（1-5）

SddSd圖1輻射亮度示意圖輻射量（3）第二十一頁，共七十七頁，2022年，8月28日顯然，一般輻射體的輻射強度與空間方向有關(guān)。但是有些輻射體的輻射強度在空間方向上的分布滿足(1-6)

式中Ie0是面元dS沿其法線方向的輻射強度。符合上式規(guī)律的輻射體稱為余弦輻射體或朗伯體。(1-6)式代入(1-5)式得到余弦輻射體的輻射亮度為(1-7)

可見余弦輻射體的輻射亮度是均勻的，與方向角無關(guān)。余弦輻射體的輻射出度為(1-8）

第二十二頁，共七十七頁，2022年，8月28日（6）輻射照度在輻射接收面上的輻照度定義為照射在面元dA上的輻射通量與該面元的面積之比。即

單位：（W/m2）。輻射量（4）第二十三頁，共七十七頁，2022年，8月28日2.光度量由于人眼的視覺細胞對不同頻率的輻射有不同響應(yīng)，故用輻射度單位描述的光輻射不能正確反應(yīng)人的亮暗感覺。光度單位體系是一套反映視覺亮暗特性的光輻射計量單位，在光頻區(qū)域光度學(xué)的物理量可用與輻度學(xué)的物理量

對應(yīng)的來表示，其定義完全一一對應(yīng)，其關(guān)系如表所示。第二十四頁，共七十七頁，2022年，8月28日

常用輻射量和光度量參數(shù)一覽表（一）名稱符號

定義單位

輻射能光能QeQv以輻射形式發(fā)射、傳播或接收的能量。光通量對時間的積分。焦[耳](J)流[明]秒(lm·s)輻射通量光通量PePv

以輻射形式發(fā)射、傳播或接收的功率。發(fā)光強度為Ιv的光源，在立體角元dΩ內(nèi)的輻通量，dΦv=Ιv·dΩ。瓦[特](W)流[明](lm)

輻出度光出度Μe

Μv離開表面一點處面元的輻通量除以該面元面積。離開表面一點處面元的光通量除以該面元面積。瓦每平方米(W·m-2)流[明]每平方米(lm·m-2)

第二十五頁，共七十七頁，2022年，8月28日常用輻射量和光度量參數(shù)一覽表（二）

輻射照度

光照度Εe

Εv照射到表面一點處面元上的輻通量除以該面元的面積。照射到表面一點處面元上的光通量除以該面元的面積。瓦每平方米(W·m-2)勒[克斯](lx)輻射強度光強度

ΙeΙv

在給定方向上的立體角元內(nèi)，離開點輻射源或輻射源面元的輻射功率除以該立體角元。光度量中的基本量，單位為坎德拉cd。cd的意義為：頻率為540×1012Hz的單色輻射在給定方向上的輻射強度Ιe=1/683W·sr-1時，規(guī)定為1cd。瓦每球面度(W·sr-1)坎[德拉](cd)

第二十六頁，共七十七頁，2022年，8月28日輻射亮度光亮度LeLv表面一點處的面元在給定方向上的輻射強度除以該面元在垂直于給定方向平面上的正投影面積。表面一點處的面元在給定方向上的發(fā)光強度除以該面元在垂直于給定方向平面上的正投影面積。瓦每球面度平方米(W·sr-1·m-2)坎[德拉]每平方米(cd·m-2)曝光量H光照度對時間的積分。勒[克斯]秒(lx·s)常用輻射量和光度量參數(shù)一覽表（三）第二十七頁，共七十七頁，2022年，8月28日光度單位體系中，被選作基本單位的不是光通量或光出射度而是發(fā)光強度I，其單位是坎德拉（cd）?？驳吕粌H是光度體系的基本單位，而且也是國際單位制（SI）的七個基本單位之一。定義是：一個光源發(fā)出頻率為540*1012Hz的單色輻射，若在一給定方向上的輻射強度為1/683W/sr，則該光源在該方向上的發(fā)光強度為1cd。第二十八頁，共七十七頁，2022年，8月28日另兩個與輻射度學(xué)單位不同的物理量：

光通量即單位時間內(nèi)發(fā)射傳輸或接收的光能量，單位是流明（lm）。

光照度即入射到單位接收表面上的光通量，單位是勒克斯（lx）。第二十九頁，共七十七頁，2022年，8月28日3.點光源與擴展源點光源：輻射源的最大尺寸小于觀察者與光測距離的1/10以內(nèi)時，此時的輻射源被稱為點光源。擴展源：當(dāng)使用光學(xué)系統(tǒng)時，充滿光學(xué)系統(tǒng)視場的輻射源作擴展源處理，未充滿視場的則算作點源。第三十頁，共七十七頁，2022年，8月28日4.立體角半徑為R的球面部分的邊緣各點對球心連線所包圍的空間叫立體角Ω。

Ω=ΔA/R2單位：球面度（1sr）整個球面空間立體角為4πsr第三十一頁，共七十七頁，2022年，8月28日作業(yè)：問題1：輻射通量P、輻射出度M、輻射強度I，輻射亮度L的定義是怎樣的？問題2：M，I，L三者之間的關(guān)系是什么？

第三十二頁，共七十七頁，2022年，8月28日

二、光譜輻射度量與光子輻射度量全波輻射量：波長范圍從0~∞全部光輻射的度量稱為全波輻射量。光譜輻射量：對指定波長附近單位波長間隔內(nèi)的輻射量稱為光譜輻射度量。第三十三頁，共七十七頁，2022年，8月28日全波輻射量和光譜輻射量的換算光譜輻射功率為則光譜輻出度第三十四頁，共七十七頁，2022年，8月28日對于單色光輻射普朗克常數(shù)h=6.626*10-34J*s全波長光子輻出度第三十五頁，共七十七頁，2022年，8月28日輻射度量參數(shù)與光度量參數(shù)的轉(zhuǎn)換將可見光的能量特性與輻射能量實現(xiàn)互換，遵循其中：F(λ)為可見光光通量，P(λ)為光譜輻射功率，K(λ)為眼睛的光視效能，最大靈敏度時定義為Km(λ)。V(λ)為光效函數(shù)，定義為第三十六頁，共七十七頁，2022年，8月28日光視效能光視效能：描述某一波長的單色光輻射通量可以產(chǎn)生多少相應(yīng)的單色光通量。即光視效能K定義為同一波長下測得的光通量與輻射通量的比之，即

單位：流明/瓦特（lm/W）

通過對標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者的實驗測定，在輻射頻率5401012Hz（波長555nm）處，K有最大值，其數(shù)值為Km=683lm/W。單色光視效率是K用Km歸一化的結(jié)果，其定

第三十七頁，共七十七頁，2022年，8月28日人眼的光譜光視效能明視效能

λ=555nm時，具有最大靈敏度Km應(yīng)用：出租車綠色的空載燈暗視效能

λ=507nm時，具有最大靈敏度K’m單位：lm/W教材P4表1-4第三十八頁，共七十七頁，2022年，8月28日V(λ)又稱為視見函數(shù)。根據(jù)對許多正常人眼的研究，可統(tǒng)計出各種波長的平均相對靈敏度。光譜光視效率V(λ)曲線圖中實線為在視場較亮?xí)r測得的，稱為明視覺V(λ)曲線λm=555nm；虛線為在視場較暗時測得的，稱為暗視覺V′(λ)曲線。對于暗視覺，λm′=507nm，Km′=683lm·W-1。所有光度計量均以明視覺的K(λ)為基礎(chǔ)。第三十九頁，共七十七頁，2022年，8月28日圖2光譜光視效率曲線第四十頁，共七十七頁，2022年，8月28日朗伯余弦定律與小面源的輻射特性四、朗伯余弦定律與小面源的輻射特性1.朗伯余弦體若一個置于各項同性、均勻介質(zhì)中的點輻射體向所有方向發(fā)射的總輻射通量為P，則該點輻射體在各方向的輻射強度I是常量。規(guī)定在某一給定方向上的輻射通量為輻射亮度LSddSd輻射亮度示意圖第四十一頁，共七十七頁，2022年，8月28日1.朗伯余弦定律若某方向單位立體角發(fā)射的功率其中：B為與方向無關(guān)的常數(shù)。滿足上式朗伯余弦定律的輻射表面稱為朗伯面。滿足朗伯余弦定律的輻射源稱為郎伯輻射源。第四十二頁，共七十七頁，2022年，8月28日2.朗伯輻射源的輻射特性朗伯輻射源的輻射亮度郎伯輻射體的輻射亮度L與輻出度M的關(guān)系第四十三頁，共七十七頁，2022年，8月28日3.小面源的I,L,M的相互關(guān)系將小面源上各點的亮度近似看成朗伯余弦體。求小面源的輻射功率輻射強度第四十四頁，共七十七頁，2022年，8月28日由于對于朗伯體滿足因此輻出度第四十五頁，共七十七頁，2022年，8月28日點光源產(chǎn)生的輻射照度E小面源產(chǎn)生的輻射照度E第四十六頁，共七十七頁，2022年，8月28日§1.2溫度輻射與黑體輻射定律一、溫度輻射與黑體輻射定律溫度輻射（熱輻射）：任何具有一定溫度的物體都能轉(zhuǎn)換本身的熱能而自發(fā)地向外輻射能量。發(fā)出：連續(xù)電磁波，波長連續(xù)波譜。

蚊子對輻射敏感任何0K以上溫度的物體都會發(fā)射各種波長的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。熱輻射具有連續(xù)的輻射譜，波長自遠紅外區(qū)到紫外區(qū)，并且輻射能按波長的分布主要決定于物體的溫度。第四十七頁，共七十七頁，2022年，8月28日物體輻射的兩種形式：熱輻射，發(fā)光任何物體向周圍發(fā)射電磁波的同時，也吸收周圍物體發(fā)射的輻射能。當(dāng)輻射從外界入射到不透明的物體表面上時，一部分能量被吸收，另一部分能量從表面反射（如果物體是透明的，則還有一部分能量透射）。第四十八頁，共七十七頁，2022年，8月28日吸收比。被物體吸收的能量與入射的能量之比稱為該物體的吸收比。在波長到+d范圍內(nèi)的吸收比稱為單色吸收比，用表示。反射比。反射的能量與入射的能量之比稱為該物體的反射比。在波長到+d范圍內(nèi)相應(yīng)的反射比稱為單色反射比，用表示。對于不透明的物體，單色吸收比和單色反射比之和等于1，即

第四十九頁，共七十七頁，2022年，8月28日基爾霍夫定律

（一）基爾霍夫定律對溫度為T的物體，輻出度滿足基爾霍夫定律：意義：任何物體的輻出度與其吸收比的比值等于輻射源在它上面的輻照度。與該物體的溫度和入射的輻射波長有關(guān)，與物體本身的性質(zhì)無關(guān)。第五十頁，共七十七頁，2022年，8月28日（二）黑體若物體在任何溫度下，對任何波長的輻射能的吸收比都等于1，即，則稱該物體為絕對黑體（簡稱黑體）。不能完全吸收入射輻射的功率稱為非黑體。發(fā)射率非黑體與黑體的輻出度之比發(fā)射率不隨波長變化且小于1的物體稱為灰體。P7常見物體的發(fā)射率第五十一頁，共七十七頁，2022年，8月28日（三）黑體的輻射特性1.普朗克黑體輻射定律絕對黑體的光譜輻出度其中：為光譜輻出度，T為絕對溫度（K），h為普朗克常數(shù)h=6.626*10-34W*S，KB為波爾茲曼常數(shù)KB=1.38054*10-23W*S/K，c為光速c=2.99792520*108m/s第五十二頁，共七十七頁，2022年，8月28日化簡后C1,C2為第一輻射常數(shù)，第二輻射常數(shù)。第五十三頁，共七十七頁，2022年，8月28日普朗克公式描述了不同溫度下黑體輻出度與波長之間的關(guān)系。黑體輻射單色輻射出射度的波長分布第五十四頁，共七十七頁，2022年，8月28日上圖為不同溫度條件下黑體的單色輻射出射度（輻射亮度）隨波長的變化曲線?？梢姡孩艑?yīng)任一溫度，單色輻射出射度隨波長連續(xù)變化，且只有一個峰值，對應(yīng)不同溫度的曲線不相交。因而溫度能唯一確定單色輻射出射度的光譜分布和輻射出射度（即曲線下的面積）⑵單色輻射出射度和輻射出射度均隨溫度的升高而增大。。黑體輻射單色輻射出射度的波長分布第五十五頁，共七十七頁，2022年，8月28日⑶單色輻射出射度的峰值隨溫度的升高向短波方向移動。2.維恩位移定律單色輻射出射度最大值對應(yīng)的波長

3.斯忒藩-玻爾茲曼定律

其中為斯忒藩-玻爾茲曼常數(shù)。斯忒藩-玻爾茲曼定律表明黑體的輻射出射度只與黑體的溫度有關(guān)，而與黑體的其他性質(zhì)無關(guān)。第五十六頁，共七十七頁，2022年，8月28日由斯忒藩-玻爾茲曼定律很容易算出已知溫度黑體的總輻出度。例：310K人體2856K的標(biāo)準(zhǔn)鎢絲白熾燈第五十七頁，共七十七頁，2022年，8月28日(四)朗伯余弦定律與朗伯余弦體1.朗伯余弦定律

設(shè)某一發(fā)射表面在法線方向上的輻射強度為與法線成角方向上的輻射強度為，則有此即朗伯余弦定律。朗伯余弦定律含義：表明各個方向上輻亮度相等的發(fā)射表面，其輻射強度按余弦定律變化。

凡是輻射曲線服從余弦定律的光源稱為朗伯光源。第五十八頁，共七十七頁，2022年，8月28日朗伯輻射源的輻射特性1.各個方向上的輻射亮度滿足即各個方向上的輻亮度相等的輻射源。

2.朗伯輻射源的輻出度與輻亮度之間的關(guān)系第五十九頁，共七十七頁，2022年，8月28日3.朗伯輻射源的輻亮度與輻射強度間的關(guān)系朗伯輻射源在發(fā)現(xiàn)上的輻射強度等于輻亮度乘以源面積。4.朗伯源的輻射強度與輻射功率之間的關(guān)系朗伯源的總輻射功率等于輻射源法線方向上的輻射強度的π倍。

第六十頁，共七十七頁，2022年，8月28日5.理想漫反射體亮度與輻照度之間的關(guān)系將處于反射場的理想漫反射體視作朗伯輻射源，將從各方向上入射的全部輻射功率均毫無吸收和毫無透射地按朗伯余弦輻射定律反射出去。即理想漫反射體的輻亮度等于它的輻照度除以π。第六十一頁，共七十七頁，2022年，8月28日當(dāng)一束平行的入射光線射到粗糙的表面時，因面上凹凸不平，所以入射線雖然互相平行，由于各點的法線方向不一致，造成反射光線向不同的方向無規(guī)則地反射，這種反射稱之為“漫反射”或“漫射”。這種反射的光稱為漫射光。很多物體，如植物、墻壁、衣服等，其表面粗看起來似乎是平滑，但用放大鏡仔細觀察，就會看到其表面是凹凸不平的，所以本來是平行的太陽光被這些表面反射后，彌漫地射向不同方向。隱形衣的研制第六十二頁，共七十七頁，2022年，8月28日黑體的各發(fā)射率均為1，與方向無關(guān)，是朗伯余弦體。除磨光的金屬，其它輻射源某種程度上近似為朗伯輻射體。二、人工輻射源及目標(biāo)、背景的輻射特性

1.人工黑體自然界沒有絕對黑體近似理想黑體：密閉空腔中的輻射，使發(fā)射率非常接近1。第六十三頁，共七十七頁，2022年，8月28日黑體輻射源的用途標(biāo)定各種紅外輻射源的輻射強度，標(biāo)定各類紅外探測器的響應(yīng)率，測定紅外光學(xué)系統(tǒng)的透射比研究各種物質(zhì)表面的輻射特性研究大氣和其他物質(zhì)對輻射的吸收透射特性黑體的分類高溫黑體>1273K近紅外波段中溫黑體373K~1273K中紅外波段近室溫黑體223K~373K遠紅外波段低溫黑體<223K第六十四頁，共七十七頁，2022年，8月28日光源（輻射源）是光電檢測系統(tǒng)的一個組成部分，大多數(shù)光電檢測系統(tǒng)都離不開光源。光電檢測系統(tǒng)對光源的選擇要考慮很多因素，例如波長、譜分布、相干性、體積、造價、功率等。第六十五頁，共七十七頁，2022年，8月28日紅外輻射源光源的分類：鎢絲燈氣體放電燈半導(dǎo)體發(fā)光二極管激光光源第六十六頁，共七十七頁，2022年，8月28日2.通用紅外輻射源（發(fā)射波長位于紅外）能斯脫（Nernst)燈2000K是紅外輻射技術(shù)中的常用光源硅碳棒1000K~1800K鎢絲燈2000K~3100K3um以下，是最接近黑體的輻射源常用作光譜分布的標(biāo)準(zhǔn)光源

氣體放電輻射源利用輝光放電現(xiàn)象水銀燈利用水銀蒸汽放電現(xiàn)象氙燈利用惰性氣體的放電現(xiàn)象照相機閃光燈碳弧開放式放電第六十七頁，共七十七頁，2022年，8月28日光源的分類光源可分為自然光源和電光源。常用的電光源以發(fā)光原理可分為四大類：熱輻射光源氣體放電光源激光器電致發(fā)光器件第六十八頁，共七十七頁，2022年，8月28日熱輻射光源

熱物體都會向空間發(fā)出一定的光輻射，基于這種原理的光源稱為熱輻射光源。物體溫度越高，輻射能量越大，輻射光譜的峰值波長也就越短。

白熾燈就是一種典型的熱輻射光源。鎢絲密封在玻璃泡內(nèi)，泡內(nèi)充以惰性氣體或者保持真空，鎢絲被電加熱到白熾狀態(tài)而發(fā)光。白熾燈的壽命取決于很多因素，包括供電電壓等，在經(jīng)濟成本下壽命可以達到幾千小時。第六十九頁，共七十七頁，2022年，8月28日白熾燈：白熾燈為可見光源，但它的能量只有15%左右落在可見光區(qū)域，它的峰值波長在近紅外區(qū)域，約1~1.5mm，因此可用作近紅外光源。對于更遠的紅外區(qū)域，可選用其他熱輻射光源，例如硅碳棒或者能斯脫燈等，它們工作在較低的溫度下，峰值波長更長。熱輻射光源輸出功率大，但對電源的響應(yīng)速度慢，調(diào)制頻率一般低于1kHz，不能用于快速的正弦和脈沖調(diào)制。第七十頁，共七十七頁，2022年，8月28日鎢絲白熾燈用鎢絲通電加熱作為光輻射源最為普通，一般白熾燈的輻