《光電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

《光電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》

電子教案第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

1.1光電子技術(shù)概述

1.2

光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1.3

光電倍增管

技能訓(xùn)練1光電實(shí)訓(xùn)設(shè)備及場(chǎng)所參觀認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)

技能實(shí)訓(xùn)2光的雙縫干涉

技能實(shí)訓(xùn)3觀察光的偏振現(xiàn)象*技能實(shí)訓(xùn)4光電倍增管(PMT)暗電流的測(cè)試

本章小結(jié)《光電技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教學(xué)演示文稿

光電子技術(shù)涉及到光電效應(yīng)和電光效應(yīng)。光能轉(zhuǎn)換成電能即光電效應(yīng)，電能轉(zhuǎn)換成光能即電光效應(yīng)，光電子技術(shù)是目前電子信息技術(shù)一個(gè)很重要的發(fā)展方向，用途廣泛。國(guó)防、工業(yè)、醫(yī)療、生活等各個(gè)方面都涉及到光電技術(shù)。如激光加工、醫(yī)療激光手術(shù)、激光照相、激光印刷、激光通信等，光纖通信、各類圖像顯示器、LED照明、紅外線應(yīng)用等都是光電技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例。1.1光電子技術(shù)概述第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1

反射、全反射、折射1.2.2

光的偏振1.2.3

光的干涉1.2.4光的衍射1.2.5

光譜學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.2.6

光電參數(shù)1.2光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1反射、全反射、折射

2.光的折射當(dāng)光射到兩種介質(zhì)的交界面上時(shí)，有一部分光會(huì)產(chǎn)生反射，如果光線進(jìn)入到的第二種介質(zhì)的是不透明的，那么另一部分光會(huì)被吸收，但是如果光線進(jìn)入到的第二種介質(zhì)的是不透明的，比如從空氣中射入水中或者玻璃中，另一部分光就要進(jìn)入水中或者玻璃中傳播,光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射。光的反射

光在均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫做光的反射。

1.光的反射（1)反射現(xiàn)象第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)圖1－5光的反射現(xiàn)象示意圖

光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，叫做光的反射。1.光的反射（2）光的反射定律第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)圖1－6光的反射定律示意圖

反射光線與入射光線、法線在同一平面上；反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；反射角θ出等于入射角θ入。如圖1－6所示為光的反射定律所示示意圖?？蓺w納為“三線共面，兩線分居，兩角相等”。θ入＝θ出

1.光的反射(3)兩種反射現(xiàn)象第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)②漫反射反射面是粗糙平面或曲面，平行光經(jīng)界面反射后向各個(gè)不同的方向反射出去，即在各個(gè)不同的方向都能接收到反射光

（a）鏡面反射示意圖（b）漫反射示意圖①鏡面反射反射面是光滑平面（如鏡子），平行光線經(jīng)界面反射后沿某一方向平行射出,只能在某一方向接收到反射光線。1.光的反射（4）反射現(xiàn)象的應(yīng)用潛望鏡第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)潛望鏡是利用相互平行且與水平方向成45°角的兩塊平面鏡兩次反射成像來觀察物體的

(a)潛望鏡反射原理(b)潛水艇上的潛望圖1－8潛望鏡原理2．光的折射（1)折射現(xiàn)象第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

圖1－9硬幣放入水中的折射現(xiàn)象

圖1－10水中的魚的折射現(xiàn)象硬幣的實(shí)際位置比從水面上看上去的深漁民叉魚時(shí)，要向看到的魚的前下方叉，方可捕到魚。

2．光的折射（2)折射定律第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

圖1－14光的折射定律設(shè)入射介質(zhì)的折射率為n1，折射面介質(zhì)的折射率為n2，入射角為θ1，折射角為θ2，則

sinθ1：sinθ2＝n1：n2

2．光的折射（3）光折射三種情況第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)空氣水水空氣水空氣光從空氣斜射入水中光從水斜射入空氣中從空氣垂直射入水中2．光的折射（4）折射的應(yīng)用水中觀察空中敵機(jī)第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)一架潛水艇中的軍事人員偵察到潛水艇上空有飛機(jī)飛行，軍事人員看到的飛機(jī)位置要比實(shí)際飛機(jī)的位置要高一些。圖1－15水中觀察空中敵機(jī)2．光的折射（4）折射的應(yīng)用透鏡成像第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

（a）透鏡成像圖（b）折射式望遠(yuǎn)鏡（b）折射成像的照相機(jī)圖1－16透鏡折射成像應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.2光的偏振

3．偏振光的應(yīng)用(1)在攝影機(jī)光學(xué)鏡頭前加上偏振鏡消除反光(2)偏振鏡能夠調(diào)節(jié)天空亮度的影響，加用偏振鏡以后，藍(lán)天變得很暗，突出了藍(lán)天中的白云。(3)使用偏振鏡看立體電影光的偏振現(xiàn)象

這種振動(dòng)方向與傳播方向垂直的波我們稱之為橫波。橫波有一個(gè)特性，就是它的振動(dòng)是有極性的。如果一束光線都在同一方向上振動(dòng)，我們就稱它們是偏振光

光的偏振性分類

光的按偏振性分為自然光、部分偏振光、完全偏振光

光的偏振（1）光的偏振現(xiàn)象第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

光波中的電振動(dòng)矢量E和磁振動(dòng)矢量H都與光的傳播速度v方向三者互相垂直。這種振動(dòng)方向與傳播方向垂直的波我們稱之為橫波。我們一般把光波電場(chǎng)振動(dòng)方向作為光振動(dòng)方向。如果一束光線都在同一方向上振動(dòng)，我們就稱它們是偏振光，或嚴(yán)格一點(diǎn)，稱為完全偏振光圖1-17偏振光原理圖光的偏振（2）光的分類第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)自然光三維圖

在垂直于光傳播方向的平面上，光矢量在各個(gè)可能方向上的取向是均勻的，光矢量的大小、方向具有無規(guī)律性變化，這種光稱為自然光，也稱為非偏振光部分偏振光在垂直于光傳播方向的平面上，含有各種振動(dòng)方向的光矢量，但光矢量振動(dòng)在某一方向更顯著，不難看出，部分偏振光是自然光和完全偏振光的疊加。

光的偏振（2）光的分類第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)完全偏振光

橢圓偏振光線偏振光光矢量端點(diǎn)的軌跡為直線，即光矢量只沿著一個(gè)固定的方向振動(dòng)，其大小、方向不變，稱為線偏振光橢圓偏振光指的是在光的傳播方向上，任意一個(gè)場(chǎng)點(diǎn)電矢量既改變它的大小又以角速度ω(即光波的圓頻率)均勻轉(zhuǎn)動(dòng)它的方向，光矢量端點(diǎn)的軌跡為一橢圓，即光矢量不斷旋轉(zhuǎn)，其大小、方向隨時(shí)間有規(guī)律的變化。光的偏振（3）偏振光的應(yīng)用

第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)這副眼鏡就是一對(duì)透振方向互相垂直的偏振片。用來看三D電影在拍攝表面光滑的物體，如玻璃器皿等時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)耀斑或反光，這是由于光線的偏振而引起的。在攝影機(jī)鏡頭前加加偏振鏡，并適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)偏振鏡面，就能夠阻擋這些偏振光，從而消除或減弱這些光滑物體表面的反光或亮斑。

偏振鏡消除反光

偏振眼鏡（3D眼鏡）第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.3光的干涉

2.獲得穩(wěn)定干涉的必要條件

光的干涉現(xiàn)象3.獲得相干光的基本原理和方法4.光的干涉的應(yīng)用光的干涉1.干涉現(xiàn)象第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)兩列光波的干涉與兩列水波的干涉是相似的，滿足一定條件的兩列水波相遇疊加，水波在疊加區(qū)域某些點(diǎn)的水振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)的水振動(dòng)始終減弱。圖1－25水波的干涉圖樣圖1－26光的干涉圖樣滿足一定條件的兩列相干光波相遇疊加，在疊加區(qū)域某些點(diǎn)的光振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)的光振動(dòng)始終減弱，即在干涉區(qū)域內(nèi)振動(dòng)強(qiáng)度有穩(wěn)定的空間分布，即出現(xiàn)明暗相間的條紋。光的干涉1.干涉現(xiàn)象第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)圖1－27水波的干涉示意圖水波干涉演示實(shí)驗(yàn)

將兩根細(xì)金屬絲固定在薄鋼片上（或者專門的水波發(fā)生水槽），使兩根金屬絲剛好接觸水面。當(dāng)鋼片上下振動(dòng)時(shí)，金屬絲周期性接觸水面，就產(chǎn)生了頻率和振動(dòng)方向都相同的兩列水波。用兩組同心圓分別表示從波源S1、S2發(fā)出的兩列波，實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷。實(shí)線和虛線間的距離等于半個(gè)波長(zhǎng)，實(shí)線與實(shí)線間、虛線和虛線間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。某一時(shí)刻在水面的某一點(diǎn)，如果兩列波的波峰與波峰相遇，其振幅等于兩列波的振幅之和，經(jīng)過半個(gè)周期，變成波谷與波谷相遇，其振幅也等于兩列波的振幅之和。光的干涉2．獲得穩(wěn)定干涉的必要條件第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)（1）兩束光的頻率相同（2）兩束光的振動(dòng)方向相同（3）兩束光的振動(dòng)有恒定的位相差。

圖1－28相干光的條件S1和S2兩束光的頻率相同、振動(dòng)方向相同、兩束光疊加有恒定的位相差,加強(qiáng)的位置始終加強(qiáng)，減弱的就始終減弱。

光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法原理第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)將一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的光束設(shè)法分為兩束，然后再使它們相遇，兩束光能滿足光的干涉條件圖1－29相干光的基本原理光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法方法1第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)分波陣面法：

由垂直于紙面的單縫發(fā)出的柱面波被s1和s2兩縫分成兩部分，當(dāng)兩束光到達(dá)屏幕P點(diǎn)時(shí)，將產(chǎn)生相干疊加。圖1-30分波陣面法—楊氏雙縫干涉光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法方法2第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)一厚度為e、折射率為n2的介質(zhì)薄膜，置于折射率為n1的介質(zhì)中，光束1經(jīng)過薄膜上表面反射一部分成為光束2，折射部分并經(jīng)薄膜下表面反射再經(jīng)上表面折射成為光束3，2和3由同一光束分出，因而滿足相干條件。2和3兩束光在P疊加形成干涉圖樣。圖1-31分振幅法—薄膜干涉光的干涉3.獲得相干光的基本原理和方法干涉加強(qiáng)和減弱的條件第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)干涉加強(qiáng)減弱的條件取決于光程差和波長(zhǎng)的關(guān)系，其光程差Δ=r2-r1,λ為光的波長(zhǎng)，光程差為光波波長(zhǎng)的整數(shù)倍則干涉加強(qiáng)出現(xiàn)亮條紋，光程差為光波半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍則干涉減弱出現(xiàn)暗條紋。光的干涉4.光的干涉的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)在測(cè)微器的待量度的平面之間夾入一已知其厚度的平行平面玻璃板P(如圖1－32所示)，然后使測(cè)微器的細(xì)桿頂緊平板P。如果通過平板P順著箭頭方向觀測(cè)，則在待量度的平面上可見到干涉條紋。在不平的待量度平面上得到彎曲的干涉條紋。根據(jù)條紋的形式可以判斷待量度的平面的表面質(zhì)量。而根據(jù)條紋出現(xiàn)的數(shù)目便可決定兩側(cè)量度面的平行度。利用光的干涉檢定螺旋測(cè)微器

圖1－32光的干涉檢定螺旋測(cè)微器光的干涉4.光的干涉的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)使被檢測(cè)的平面和標(biāo)準(zhǔn)樣板間形成空氣薄膜,用單色光照射,入射光在空氣薄膜上下表面反射出的兩列光波相干涉,根據(jù)干涉條紋的情況可測(cè)量零件表面的光滑程度.檢查精密零件的表面質(zhì)量

4.光的干涉的應(yīng)用

增透膜

鏡片表面涂上的透明薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí),在薄膜的兩個(gè)面上反射的光,其反射光的光程差恰好等于半波長(zhǎng),相互抵消,達(dá)到減少反射光,增大透射光強(qiáng)度的作用。第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.3光的干涉

2.衍射的類型

1.衍射現(xiàn)象

3.

衍射的條件4.干涉和衍射的差別5.衍射的應(yīng)用光的衍射

1.衍射現(xiàn)象第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光在傳播路徑中，遇到不透明或透明的障礙物，繞過障礙物，產(chǎn)生偏離直線傳播的現(xiàn)象稱為光的衍射.

（a）白光的衍射圖樣（b）黃光的衍射現(xiàn)象(c)日光燈的衍射現(xiàn)象衍射現(xiàn)象只有在障礙物的幾何尺度與傳播波的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)才比較明顯。如樹蔭中的太陽透射光的光斑、夜晚看遠(yuǎn)處的燈光等等。將兩支鉛筆平行緊靠在一起，透過小縫看燈光，可看到明暗相間的彩色條紋，中間是白色條紋。第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光源和觀察點(diǎn)距障礙物為無限遠(yuǎn)，即平行光的衍射為夫瑯和費(fèi)衍射光的衍射

2.衍射的類型

光的菲涅爾衍射光的夫瑯和費(fèi)衍射光源和觀察點(diǎn)距障礙物為有限遠(yuǎn)的衍射稱為菲涅爾衍射。第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)只有障礙物的線度和波長(zhǎng)可比擬時(shí)，衍射現(xiàn)象才明顯地表現(xiàn)出來。由于光波的波長(zhǎng)很小，在光傳播的途中，只有遇到線度很小的障礙物，光波的衍射才會(huì)明顯地表現(xiàn)出來。

光的衍射

3.

衍射的條件第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)干涉是有限多束光（分離的）相干疊加，衍射是波陣面上無限多子波連續(xù)的相干疊加，這種計(jì)算對(duì)于菲涅爾衍射相當(dāng)復(fù)雜，而對(duì)于夫瑯和費(fèi)衍射則比較簡(jiǎn)單。本節(jié)主要討論夫瑯和費(fèi)衍射。光的衍射

4.干涉和衍射的差別第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)兩根不透明的筆緊緊并排夾在一起，在平行于燈光的位置上透過兩支筆中間的縫隙看燈光會(huì)看到相間的彩色條紋。當(dāng)縫隙的大小（或障礙物的大?。└ㄩL(zhǎng)相差不多時(shí)就發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．如果縫隙很寬，其寬度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，則波通過縫后基本上是沿直線傳播的，衍射現(xiàn)象就很不明顯了

光的衍射

5.衍射的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1光譜學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1.電磁波譜2．光譜學(xué)的分類3.光譜的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)無線電波、光、X射線、γ射線都是電磁波。

光譜學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1.電磁波譜第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光譜學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2．光譜學(xué)的分類（1）發(fā)射光譜（2）吸收光譜（3）散射光譜{第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)（1）發(fā)射光譜：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜(emissionspectrum)。發(fā)射光譜分為明線光譜和連續(xù)光譜。

①明線光譜:焰色反應(yīng)產(chǎn)生的光譜都屬于明線光譜，利用焰色反應(yīng)可以做出五顏六色的煙花

表1－2金屬焰色反應(yīng)光譜顏色表第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)②連續(xù)光譜

固體或液體及高壓氣體的發(fā)射光譜，是由連續(xù)分布的波長(zhǎng)的光組成的，這種光譜做連續(xù)光譜。例如電燈絲發(fā)出的光、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)（2）吸收光譜當(dāng)一束具有連續(xù)波長(zhǎng)的光通過一種物質(zhì)時(shí)，光束中的某些成分便會(huì)有所減弱，當(dāng)經(jīng)過物質(zhì)而被吸收的光束由光譜儀展成光譜時(shí)，就得到該物質(zhì)的吸收光譜。

在傘面上涂上有強(qiáng)烈選擇性吸收紫外線的屏蔽劑，這樣紫外線就照不到傘下的人了第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)（3）散射光譜光線照射到粒子時(shí),如果粒子大于入射光波長(zhǎng)很多倍,則發(fā)生光的反射;如果粒子小于入射光波長(zhǎng),則發(fā)生光的散射,這時(shí)觀察到的是光波環(huán)繞微粒而向其四周放射的光,稱為散射光。當(dāng)光在物質(zhì)中傳播時(shí)，物質(zhì)中存在的不均勻性（如懸浮微粒、密度起伏）能導(dǎo)致光的散射第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光譜學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

3.光譜的應(yīng)用①X射線拍片②X射線治療疾?、踃射線食品加工儲(chǔ)藏(1）X射線的應(yīng)用{圖1—41X射線拍片(2）γ射線①食品加工儲(chǔ)藏和食品消毒；②γ射線還可用于測(cè)距、測(cè)厚；③γ射線刀應(yīng)用放射線照射病變部位,可治療血管畸形和腦腫瘤。{(3）其它光譜的應(yīng)用紅外線可用于加熱、消毒、無線鼠標(biāo)、紅外遙控等。紫外線主要用于消毒?？梢姽鈶?yīng)用最直觀，我們能看見東西都是因?yàn)榭梢姽?，照明也是利用可見光。?章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.5光電參數(shù)

第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.2.5光電參數(shù)

1．點(diǎn)光源、立體角

2．輻射通量3．光通量4．光強(qiáng)度5．光照度

6．反射系數(shù)

7．光亮度

8.光源的色溫9.暗電流

10.光電轉(zhuǎn)換效率第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

1.點(diǎn)光源、立體角

圖１－42點(diǎn)光源圖１－43立體角點(diǎn)光源是抽象化的物理概念,是為了把物理問題的研究簡(jiǎn)單化,就象平時(shí)說的光滑平面，質(zhì)點(diǎn),無空氣阻力一樣，點(diǎn)光源在現(xiàn)實(shí)中也是不存在的，指的是從一個(gè)點(diǎn)向周圍空間均勻發(fā)光的光源。

從O點(diǎn)看，表示光向空間展開的角度稱為立體角，單位用球面角度（ｓｒ），點(diǎn)的周圍總立體角為４П。第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

2.輻射通量在單位時(shí)間內(nèi)從光源發(fā)射的能量稱為輻射通量Ф，單位用瓦（W）在輻射通量中包含有人眼有光感的可見光和人眼感覺不到的.光通量(luminousflux)是由光源向各個(gè)方向射出的人眼有光感的光功率，也即每一單位時(shí)間射出的光能量,以F表示，單位為流明(lumen，簡(jiǎn)稱lm)。1毫朗伯(millilambert)＝10流明（lm）。3.光通量第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)4．光強(qiáng)度圖1－44光強(qiáng)度的定義圖

圖1－45光照度的定義圖

光強(qiáng)度(luminousintensity)是光源在單位立體角內(nèi)輻射的光通量，以I表示，單位為坎德拉(candela，簡(jiǎn)稱cd)。1坎德拉表示在單位立體角內(nèi)輻射出1流明的光通量。已知立體角的光通量和立體角，用公式可以算出光強(qiáng)度

光照度(illuminance)是從光源照射到單位面積上的光通量,以E表示,照度的單位為勒克斯(Lux,簡(jiǎn)稱lx)。如圖１－45所示。已知光通量和照射面積，用公式可以算出光照度

5．光照度第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

6．反射系數(shù)

人們觀看物體時(shí),總是要借助于反射光,所以要經(jīng)常用到"反射系數(shù)"的概念，反射系數(shù)(reflectancefactor)是光線照在某物體表面，物體表面反射的光通量（反射的流明數(shù)F1）與入射的光通量（入射的流明數(shù)F）之比，以R表示已知反射光通量和入射的光通量，用公式可以算出反射系數(shù)第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)7．光亮度

光的強(qiáng)度可用照在平面上單位面積上的光的總量來度量，這叫入射光或照度E。若用從平面反射到眼球中的光量來度量光的強(qiáng)度,這種光稱為反射光或亮度

L=R×E

亮度和照度的關(guān)系第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

8.光源的色溫

光源的色溫是通過對(duì)比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的。熱黑體輻射體與光源的色彩相匹配時(shí)的開爾文溫度就是那個(gè)光源的色溫，它直接和普朗克黑體輻射定律相聯(lián)系。光源的色溫，色溫（colo(u)rtemperature）是表示光源光色的尺度，單位為K（開爾文）。人們用與光源的色溫相等或相近的完全輻射體的絕對(duì)溫度來描述光源的色表（人眼直接觀察光源時(shí)所看到的顏色）又稱光源的色溫。色溫是以絕對(duì)溫度K來表示。

(1)色溫的定義第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)不同的色溫會(huì)引起人們?cè)谇榫w上不同的反應(yīng)，我們一般把光源的色溫分成三類：①暖色光暖色光的色溫在3300K以下，暖色光與白熾燈光色相近，紅光成分較多，給人以溫暖、健康、舒適的感覺，適用于家庭、住宅、宿舍、醫(yī)院、賓館等場(chǎng)所，或溫度比較低的地方。②暖白光又叫中間色，它的色溫在3300K~5300K之間。暖白光光線柔和，使人有愉快、舒適、安祥的感覺，適用于商店、醫(yī)院、辦公室、飯店、餐廳、候車室等場(chǎng)所。③冷色光又叫日光色，它的色溫在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感覺，使人精力集中，適用于辦公室、會(huì)議室、教室、繪圖室、設(shè)計(jì)室、圖書館的閱覽室、展覽櫥窗等場(chǎng)所。

8.光源的色溫

(2)色溫的分類第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)色溫在攝影、錄像、出版等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。

8.光源的色溫(3）色溫的應(yīng)用第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)是指器件在反偏壓條件下,沒有入射光時(shí)產(chǎn)生的反向直流電流，一般光電倍增管光電二極管等光電器件用到暗電流這一參數(shù)。

9.暗電流第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光電轉(zhuǎn)換率是指由陽光轉(zhuǎn)換為電能的轉(zhuǎn)換效率，一般多用于介紹太陽能電池性能和光電探測(cè)器測(cè)試的參數(shù)?，F(xiàn)在一般的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率在10%~15%而國(guó)外一些高科技能源公司已將這一效率提高到45%左右。

10.光電轉(zhuǎn)換效率

1.3.1光電倍增管的分類1.3.2光電倍增管的結(jié)構(gòu)1.3.3光電倍增管的工作原理1.3.4光電倍增管的特性1.3光電倍增管1.3光電倍增管光電倍增管是一種能將微弱的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成可測(cè)電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器件。光電倍增管（PMT）是光子技術(shù)器件中的一個(gè)重要產(chǎn)品，它是一種具有極高靈敏度和超快時(shí)間響應(yīng)的光探測(cè)器件?？蓮V泛應(yīng)用于光子計(jì)數(shù)、極微弱光探測(cè)、化學(xué)發(fā)光、生物發(fā)光研究、極低能量射線探測(cè)、分光光度計(jì)、旋光儀、色度計(jì)、照度計(jì)、塵埃計(jì)、濁度計(jì)、光密度計(jì)、熱釋光量?jī)x、輻射量熱計(jì)、掃描電鏡、生化分析儀等儀器設(shè)備中。第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.3.1光電倍增管的分類

2.端窗型光電倍增管（CR系列）

側(cè)窗型光電倍增管（R系列）

1.側(cè)窗型光電倍增管（R系列）第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)從玻璃殼的側(cè)面接收入射光，如圖1-48所示。在通常情況下，側(cè)窗型光電倍增管（R系列）的單價(jià)比較便宜（一般數(shù)百元/只a），在分光光度計(jì)、旋光儀和常規(guī)光度測(cè)定方面具有廣泛的應(yīng)用。大部分的側(cè)窗型光電倍增管使用不透明光陰極（反射式光陰極）和環(huán)形聚焦型電子倍增極結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠使其在較低的工作電壓下具有較高的靈敏度。

2.端窗型光電倍增管（CR系列）第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)從玻璃殼的頂部接收入射光。如圖1-49所示。端窗型光電倍增管（CR系列）也稱頂窗型光電倍增管。其價(jià)格一般在千元以上，它是在其入射窗的內(nèi)表面沉積了半透明的光陰極（透過式光陰極），這使其具有優(yōu)于側(cè)窗型的均勻性。端窗型光電倍增管的特點(diǎn)是擁有從幾十平方毫米到幾百平方厘米的光陰極，另外，現(xiàn)在還出現(xiàn)了針對(duì)高能物理實(shí)驗(yàn)用的可以廣角度捕獲入射光的大尺寸半球形光窗的光電倍增管。

第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.3.2光電倍增管的結(jié)構(gòu)

圖1—50端窗型光電倍增管的結(jié)構(gòu)圖光電倍增管是一種真空器件。它由光電發(fā)射陰極（光陰極）和聚焦電極、電子倍增極及電子收集極（陽極）、入射面板（窗）等組成。光電倍增管的陰極一般都采用具有低逸出功能的堿金屬材料所形成的光電發(fā)射面。光電倍增管的窗材料通常由硼硅玻璃、透紫玻璃（UV玻璃）、合成石英玻璃和氟化鎂（或鎂氟化物）玻璃制成。硼硅玻璃窗材料可以透過近紅外至300nm的可見入射光，而其它3種玻璃材料則可用于對(duì)紫外區(qū)不可見光的探測(cè)。第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.3.3光電倍增管的工作原理

當(dāng)光照射到光陰極時(shí)，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過打拿極(電子倍增極)進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后的電子用陽極收集作為信號(hào)輸出第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)1.3.4光電倍增管的特性

3．電流放大（增益）2．光照靈敏度1.光譜響應(yīng)4．陽極暗電流5．磁場(chǎng)影響6．溫度特點(diǎn)7．滯后特性第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)

1.光譜響應(yīng)光電倍增管由陰極接收入射光子的能量并將其轉(zhuǎn)換為光子，其轉(zhuǎn)換效率（陰極靈敏度）隨入射光的波長(zhǎng)而變。這種光陰極靈敏度與入射光波長(zhǎng)之間的關(guān)系叫做光譜響應(yīng)特性。一般情況下，光譜響應(yīng)特性的長(zhǎng)波段取決于光陰極材料，短波段則取決于入射窗材料。量子效率為光陰極發(fā)射出來的光電子數(shù)量與入射光光子的數(shù)量之比

2．光照靈敏度第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光電倍增管一般是為用戶提供陰極和陽極的光照靈敏度。陰極光照靈敏度，是指使用鎢燈產(chǎn)生的2856K色溫光測(cè)試的每單位通量入射光產(chǎn)生的陰極光電子電流。陽極光照靈敏度是每單位陰極上的入射光能量產(chǎn)生的陽極輸出電流（即經(jīng)過二次發(fā)射極倍增的輸出電流）。

3．電流放大（增益）第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光陰極發(fā)射出來的光電子被電場(chǎng)加速后撞擊到第一倍增極上將產(chǎn)生二次電子發(fā)射，以便產(chǎn)生多于光電子數(shù)目的電子流，這些二次發(fā)射的電子流又被加速撞擊到下一個(gè)倍增極，以產(chǎn)生又一次的二次電子發(fā)射，連續(xù)地重復(fù)這一過程，直到最末倍增極的二次電子發(fā)射被陽極收集，這樣就達(dá)到了電流放大的目的。這時(shí)光電倍增管陰極產(chǎn)生的很小的光電子電流即被放大成較大的陽極輸出電流。一般的光電倍增管有9～12個(gè)倍增極。

4．陽極暗電流第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)光電倍增管在完全黑暗的環(huán)境下仍有微小的電流輸出。這個(gè)微小的電流叫做陽極暗電流。它是決定光電倍增管對(duì)微弱光信號(hào)的檢出能力的重要因素之一。5．磁場(chǎng)影響第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)大多數(shù)光電倍增管會(huì)受到磁場(chǎng)的影響，磁場(chǎng)會(huì)使光電倍增管中的發(fā)射電子脫離預(yù)定軌道而造成增益損失。這種損失與光電倍增管的型號(hào)及其在磁場(chǎng)中的方向有關(guān)。一般而言，從陰極到第一倍增極的距離越長(zhǎng)，光電倍增管就越容易受到磁場(chǎng)的影響。因此，端窗型尤其是大口徑的端窗型光電倍增管在使用中要特別注意這一點(diǎn)。6．溫度特點(diǎn)第1章光電基礎(chǔ)知識(shí)降低光電倍增管的使用環(huán)境溫度可以減少熱電子發(fā)射，