第1章 光辐射与光源_基本概念

第⼀章光的基本概念第⼀章光的基本概念1.1 光的性质就⼈的视觉来说，没有光也就没有⼀切。

什么是光？光是指辐射能的⼀部分，即具有刺激视觉器官特性的辐射能。

从物理学的观点说，光是电磁波谱的⼀部分，波长范围在380～780nm（纳⽶）之间，这个范围在视觉上可能稍有些差异。

任何物体发射或反射⾜够数量合适波长的辐射能，作⽤于⼈眼睛的感受器官，就可看见该物体。

⼀般辐射能波谱的范围，可见光谱辐射能的波长在即380～780nm 之间，仅是辐射能中很⼩的⼀部分。

在室内设计中，光不仅是为满⾜⼈们视觉的功能，还是⼀个重要的美学因素。

光可以形成空间，改变空间或者破坏空间。

因此，室内照明是室内设计的重要组成部分之⼀，在设计之初就应该加以考虑。

1.2 光度量1、光通量光源在单位时间内向周围空间辐射出去的并能使⼈眼产⽣光感的能量，称为光通量。

单位为流明（lm）。

光通量=光效X功率。

2、发光强度（光强）光源在空间某⼀⽅向上单位⽴体⾓内发射的光通量与该⽴⽅体⾓的⽐值，称为光源在这⼀⽅向上发光强度，简称光强，单位为坎德拉（cd）。

3、照度照度是⽤来说明被照⾯（⼯作⾯）上被照射的程度，通常⽤其单位⾯积内所接受的光通量来表⽰，单位为勒克斯（lx）或流明每平⽅⽶（lm/m2）。

4、亮度亮度也是⽤来表⽰物体表⾯发光（或反光）强弱的物理量，被视物体发光⾯在视线⽅向上的发光强度与发光⾯在垂直于该⽅向上的投影⾯积的⽐值，称为发光⾯的表⾯亮度，单位为坎德拉每平⽅⽶（cd/m2）。

1.3 光与颜⾊1、⾊温将⼀标准⿊体加热(如⽩炽灯中的钨丝)，随着温度升⾼⿊体的颜⾊开始沿着深红-浅红-橙-黄-⽩-蓝逐渐改变，当某光源发出的光的颜⾊与标准⿊体处于某温度的颜⾊相同时，我们将⿊体当时的绝对温度称为光源的⾊温，以绝对温度K 来表⽰。

基本⾊表:早霞3000k 黄昏 4000k正午5500k-5600k 其它⽩天时段 4800k（晴天时）阴天6500k左右⽩天正午的阴影和⽉夜 6700k左右⽩⾊路灯下偏紫⾊⾊温⽩炽灯⼟黄⾊聚光灯 3200k 烛光 1850k新闻灯 3200k 三基⾊⽇光灯 3200k商场⽇光灯 4500k2、显⾊性光源对物体本⾝颜⾊呈现的程度称为显⾊性，也就是颜⾊逼真的程度，显⾊性⾼的光源对颜⾊表现较好，我们所见到的颜⾊也就接近⾃然⾊，显⾊性低的光源对颜⾊再现较差，我们所见到的颜⾊偏差也较⼤，⽤显⾊指数（Ra）表⽰。

各章复习要点第1章 激光原理概论1.光的波粒二相性，光子学说光是由一群以光速 c 运动的光量子（简称光子）所组成 2三种跃迁过程（自发辐射、受激辐射 和受激吸收）• 3.自发辐射和受激辐射的本质区别？• 4.在热平衡状态下，物质的粒子数密度按能级分布规律（正常分布）• 5.激光产生的必要条件:实现粒子数反转分布 • 6.激光产生的阈值条件：增益大于等于损耗 •7.激光的特点？•(1)极好的方向性（θ≈10-3rad)•(2)优越的单色性(Δν=3.8*108Hz,是单色 性最好的普通光源的线宽的105倍.•(3)极好的相干性(频率相同,传播方向同,相位差恒定)•(4)极高的亮度•光亮度:单位面积的光源,在其法向单位立体角内传送的光功率.•8激光器构成及每部分的功能νh E =λνc h c h c E m ///22===1激光工作物质提供形成激光的能级结构体系，是激光产生的内因2.）泵浦源提供形成激光的能量激励，是激光形成的外因3.）光学谐振腔①提供光学正反馈作用②控制腔内振荡光束的特性•9激光产生的基本原理(以红宝石激光器为例)•⑴Cr3+的受激吸收过程．•⑵无辐射跃迁•⑶粒子数反转状态的形成•⑷个别的自发辐射 •⑸受激发射 •⑹激光的形成 •10.模式的概念及分类11.纵模的谐振条件的推导及纵模间隔的计算。

第2章 激光谐振腔技术、选模及稳频技术 • 1.掌握三个评价谐振腔的重要指标•最简单的光学谐振腔是在激活介质两端适当的位置放置两个具有高反射率的反射镜来构成的，与微波相比，采用开腔。

1）平均单程功率损耗率πλπφ222⋅=⋅=∆q nL qnL q 2=λnLcqv q 2=反射损耗：衍射损耗：（圆形平行平面腔）2）谐振腔寿命3）谐振腔Q 值• 2.了解横模选择的两种方法(1)只改变谐振腔的结构和参数,使高阶模具有大的衍射损耗(2)腔内插入附加的选模器件 3两种常用的抑制高阶横模的方法 1.调节反射镜 ✓ 优点:方法简单易行 ✓ 缺点:输出功率显著降低 2.腔内加光阑高阶横模的光束截面比基横模大，减小增益介质的有效孔径，可大大增加高阶横模的衍射损耗• 4.理解三种单纵模输出的方法 •1）短腔法10ln21I I =δ4.12)(207.0aLd λδ=)1(R c Lt c -=dr L L R c L cQ δδλπλδπλπ+==-=1.22)1(.221210010ln 21ln 21ln21r r r r I I I I -===δ•2）法布里-珀罗标准距法•3）复合腔选纵模第5章 光电子显示技术• 1.黑白CRT 的构成及每部分的功能？ • 电子枪、偏转系统和荧光屏三部分构成• 2.黑白CRT 的基本工作原理？ndc m 2=∆ν•电子枪发射出电子束，电子枪受阴极或栅极所加的视频信号电压的调制，电子束经过加束极的加速，聚焦极的聚焦，偏转磁场的偏转扫描到屏幕前面的荧光涂层上，产生复合发光，最终形成满足人眼视觉特性要求的光学图像。

什么是光源光源介绍一、光源基本概念正常情况下，我们把能自己发光并且正在发光的物体称为光源。

物理学上是指能发出一定波长范围的电磁波（包括可见光与紫外线、红外线、X射线等不可见光）的物体。

通常指能发出可见光的发光体。

凡物体自身能发光者，称做光源，又称发光体。

如太阳、照明灯及燃烧着的物质都是，又如月亮、水面亮光等，这些都不是光源，因为不是他们本身发的光。

光源可分为自然光源和人工光源。

另外，光源根据光的传播方向可以分为点光源和平行光源。

人眼直接可见的可见光只是电磁波宽光谱中的一小部分。

人眼可见的光谱范围约在380～780纳米（nm）之间。

二、光波及波长光波的波长不同人眼感觉到的颜色不同。

700～400纳米的光依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光。

三、光与视觉作用四、光源产品大类介绍光源的类型可以分为自然光源和人工光源。

（一）照明光源照明光源是以照明为目的的电光源，辐射人眼可见光谱。

(1)照明光源种类繁多，按其照明形式可分为热辐射源、气体放电源和电致发光源。

热辐射:通过使电流通过导电物体而在高温下辐射光能的光源。

例如白炽灯和卤钨灯。

(2)气体放电光源:使电流通过气体或金属蒸气，使产生的气体放电而发光的光源。

气体放电有电弧放电和辉光放电两种，放电电压有低压、高压和超高压。

弧光放电光源包括:荧光灯、低压钠灯等低压气体放电灯，高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等高强度气体放电灯，超高压汞灯、超高压气体放电灯，碳弧灯、氙灯等放电压力跨度大的气体放电灯以及一些光谱光源。

辉光放电光源包括:使用负辉光放电的辉光指示器光源和使用正辉光放电的氖灯，两者都是低压放电灯；此外，还包括一些光谱光源。

（3）电致发光光源。

在电场作用下，使固体物质发光的光源。

它将电能直接转变为光能。

包括场致发光光源和发光二极管（LED）。

（二）辐射光源辐射光源能辐射大量紫外光谱（1～380nm）、红外光谱（780～1×106nm）的电光源，它包括紫外光源、红外光源、非照明用的可见光源。

光电子技术复习题总结（2012.6.1）第一章：光的基础知识及发光源1.光的基本属性？光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。

2.激光的特性？（1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？（1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。

原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、……、En ，而不能采取其它值。

（2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为h4.光与物质的共振相互作用的三种过程？受激吸收、自发辐射、受激辐射5.亚稳态？自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。

寿命特别长的激发态称为亚稳态。

其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。

6.受激辐射的光子性质？受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。

7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。

当吸收过程比受激辐射过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程比受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。

8.受激辐射与自发辐射的区别？最重要的区别在于光辐射的相干性，由自发辐射所发射的光子的频率、相位、振动方向都有一定的任意性，而受激辐射所发出的光子在频率、相位、振动方向上与激发的光子高度一致，即有高度的简并性。

9.光谱线加宽现象？由于各种因素影响，自发辐射所释放的光谱并非单色，而是占据一定的频率宽度，分布在中心频率v0附近一个有限的频率范围内，自发辐射的这种现象称为光谱线加宽。

10.谱线加宽的原因？由于能级有一定的宽度，所以当原子在能级之间自发发射时，它的频率也有一个变化范围△vn.11.谱线加宽的物理机制分为哪两大类？它们的区别？分为均匀加宽和非均匀加宽两大类。

光辐射原理
光辐射是指光源向四周发射出的光线，是一种波动现象。

光辐射原理是指光源
通过发射光子，产生光波，从而形成光线的过程。

光辐射原理是光学领域的基础理论之一，对于理解光的传播、反射、折射等现象具有重要意义。

光辐射的基本特性包括光的波动性和粒子性。

在波动性方面，光是一种电磁波，具有波长和频率，能够在空间中传播。

在粒子性方面，光被看作是由光子组成的微粒，具有能量和动量，能够与物质发生相互作用。

光辐射原理的研究对象主要包括光的产生、传播和相互作用等方面。

光的产生
是指光源产生光子的过程，可以是自然界中的光源，也可以是人工制造的光源，如激光器、LED等。

光的传播是指光波在介质中传播的过程，包括直线传播、反射
和折射等现象。

光的相互作用是指光与物质之间的相互作用过程，包括光的吸收、散射、衍射等现象。

光辐射原理的研究对于现代科学技术具有重要意义。

在光通信领域，光辐射原
理被应用于光纤通信系统中，实现了信息的高速传输。

在光电子器件领域，光辐射原理被应用于太阳能电池、光电二极管等器件中，实现了光能的转换和控制。

在光谱分析领域，光辐射原理被应用于光谱仪中，实现了物质成分的分析和检测。

总之，光辐射原理是光学领域的重要理论基础，对于理解光的本质和应用具有
重要意义。

随着科学技术的不断发展，光辐射原理的研究将会在更多领域得到应用，推动人类社会的进步和发展。

小学科学第一单元光源（教案）光源是小学科学中第一单元的重要内容之一。

本文将围绕光源展开讲解，内容包括光的基本概念、光源的分类以及光源在生活中的应用等方面。

首先，我们来了解一下光的基本概念。

光是一种物质不能弯曲、无法遮挡、传播速度极快的电磁波。

光通常分为白光和彩色光两种。

白光是由各种不同频率的光波组成的，而彩色光则是在白光基础上经过物质的折射、反射等作用而形成的具有色彩的光线。

接下来，我们需要了解光源的分类。

根据光的产生原理，我们可以将光源分为自然光源和人工光源两种。

自然光源主要包括太阳、火焰和闪电等，它们是自然界中能够发光的物体。

人工光源则是人们通过科技手段制造的能够产生光的设备，比如电灯泡、手电筒、路灯等。

光源在生活中有着广泛的应用。

首先，光源的最主要用途之一就是照明。

人们通过使用各种光源设备，如电灯泡和路灯，可以在夜间提供光线，使人们能够正常进行活动。

其次，在交通工具中光源也发挥着重要作用。

车辆的前灯、尾灯和转向灯等都是能够产生强光的设备，用于提醒其他车辆和行人，确保交通安全。

此外，光源在通信技术中也扮演着重要角色，如光纤通信就是利用光源将信息高速传输。

光源的应用还涉及医学、舞台灯光、影像显示等多个领域。

除了了解光源的分类和应用外，还需要掌握光的传播规律。

当光遇到物体时，会发生折射、反射和散射等现象。

折射是指光从一种介质射入另一种介质时方向的改变，而反射是指光线遇到物体表面时返回原来的介质。

散射是指光线在经过物质后以不同的方向反射。

这些现象使得光能够传播，通过不同的路径进入人眼，从而使我们能够看到物体。

最后，我们需要了解一些使用光源时的注意事项。

首先，使用电灯泡和手电筒等人工光源时，要注意不要观察强光直射的光源，以免对眼睛造成伤害。

其次，使用光源设备时应注意节约能源，避免浪费。

选择节能的光源设备和合理控制使用时间，能够减少能源的消耗。

此外，在使用光源进行照明时，要注意避免使用过强的光线，以免对人体和环境造成不适。