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第一章 光辐射物理学 3

1.1 光辐射和光 3

1.1.1 基本定义 3

1.1.2 辐射的量子性质 3

1.1.3 波粒二重性 4

1.1.4 波长和传播速度 4

1.2 辐射和发光现象 5

1.2.1 原子和能带模型 5

1.2.2 发光、荧光、磷光 7

1.2.3 半导体的发光现象，注入发光 8

1.3 光电效应 12

1.3.1 外光电效应 12

1.3.2 内光电效应 13

1.3.3 结光电效应 14

第二章 辐射物理学和光学的计算原理 16

2.1 辐射通量与光通量，辐射能与光能 16

2.2 与辐射源有关的单位 17

2.2.1 辐射出射度与光出射度 17

2.2.2 辐射强度与光强度 18

2.2.3 辐射亮度与光亮度 19

2.2.4 光亮度单位 20

2.2.5 辐射效率与光效率 21

2.3 与接收器有关的单位 22

2.3.1 辐照度与光照度 22

2.3.2 辐照量与曝光量 23

2.3.3 辐照度或光照度与反射辐射亮度或反射光亮度之间的关系 24

2.3.4 光谱辐射分布单位 24

第三章 辐射定律 27

3.1 立体角 27

3.2 朗伯辐射体 28

3.2.1 光度学的基本定律 28

3.2.2 朗伯余弦定律 29

3.3 小表面辐射体和小表面接收器的辐射计算 30

3.3.1 平方反比定律 31

第四章 黑体辐射定律 32

4.1 黑体与非黑体 32

4.1.1 黑体 32

4.1.2 非黑体 33

4.2 辐射定律 33

4.2.1 普朗克辐射定律 33

4.2.2 斯忒藩-波尔兹曼（Stefan-Boltzmann）定律 34

4.2.3 维恩（Wien）位移定律 35

4.2.4 发射率 37

4.2.5 基尔霍夫定律 38

4.2.6 辐射等温线 38

4.2.7 辐射衰减定律 38

第五章 辐射的一般计算和光度计算 43

5.1 作为光接收器的人眼 43

5.2 光学灵敏度 43

5.3 辐射的光度计量 45

5.3.1 换算系数C和C′的确定 46

5.3.2 光度辐射当量 48

5.3.3 人眼明视觉灵敏度的光度辐射当量 50

5.4 不同辐射的光度辐射当量K的计算 51

5.4.1 在坎德拉定义所规定的温度下，普朗克辐射体的光度辐射当量的计算 51

5.4.2 标准光A的光度辐射当量K的计算 52

5.4.3 发光二极管（L.E.D.S）发光辐射的光度辐射当量的计算 53

5.5 辐射度单位与光度单位的换算 56

5.5.1 普朗克辐射体的辐射度单位对光度单位的换算 56

5.5.2 发光二极管发光辐射的辐射度单位对光度单位的换算 57

5.6 光化值 59

5.6.1 光电探测器和人眼对辐射光谱的光化值 59

5.6.2 人眼作为光电探测器时普朗克辐射和发光辐射的光化值 62

第六章 光辐射与物质之间的相互作用 64

6.1 吸收率、透射率与反射率 64

6.2 光谱透射率τ（λ）与光谱吸收率α（λ） 64

6.3 散射 65

6.4 辐射的反射 65

6.4.1 光谱反射率p（λ） 66

6.5 吸收、衰减和散射的基本定律 67

6.6 吸收光谱和透射光谱 69

6.7 折射 73

第七章 辐射源 77

7.1 自然辐射源 77

7.1.1 太阳 77

7.1.2 月球 78

7.1.3 云彩 78

7.2 人工温度辐射体 78

7.2.1 明火 78

7.2.2 白炽灯 79

7.3 发光辐射体 80

7.3.1 热气体 80

7.3.2 气体放电 80

7.3.3 放电灯 82

7.3.4 放电管 82

7.3.5 氙灯 83

7.3.6 金属蒸汽灯 83

7.4 混合光灯 84

7.5 摄影用闪光放电灯 84

7.6 发光二极管 85

7.6.1 掺硅GaAs二极管 85

7.6.2 GaP二极管 86

7.6.3 掺锌GaAs二极管和GaAsP二极管 87

7.6.4 量子产额的考虑 87

第八章 光电探测器 89

8.1 外光电效应的光电探测器 89

8.2 内光电效应的光电探测器 89

8.2.1 光电导体即光敏电阻 89

8.3 结型光电探测器 90

第九章 红外探测器和结型光电探测器的参数 91

9.1 结型光电探测器的量子产额Q 91

9.1.1 雪崩光电二极管的量子产额和光电流放大倍数 92

9.2 结型光电探测器的光谱灵敏度 94

9.2.1 肖特基势垒PIN光电二极管 96

9.2.2 平面扩散硅光电二极管 96

9.2.3 用CDI法生产的光电二极管 97

9.2.4 温度对光电二极管光谱灵敏度的影响 98

9.2.5 光谱灵敏度漂移的可能性 98

9.3 单色辐射源辐射的非放大结型光电探测器计量 99

9.4 彩色辐射（混合辐射）的非放大结型光电探测器计量 100

9.5 辐射的放大结型光电探测器计量 102

9.6 结型光电探测器的面积相关灵敏度 106

9.7 结型硅光电二极管对CaAs二极管红外发光辐射的光化值 107

9.8 结型光电探测器的暗电流 112

9.8.1 雪崩光电二极管的暗电流 113

9.9 红外探测器的灵敏度值 114

第十章 发射器和接收器的通用参数 119

10.1 光电器件辐射特性和接收特性的评价 119

10.2 光电器件的光学偏差 124

10.2.1 晶片对中心、透镜质量、透镜到晶片的距离、环氧树脂的折射率、封帽的形状及管壳的影响 125

10.2.2 壳内反射和晶片几何形状的影响 126

10.2.3 偏差等级 128

10.3 微型光电组合器件的耦合特性、传输比和反差电流比 130

10.3.1 耦合特性和传输比 130

10.3.2 反差比 135

10.4 半功率点和半值点 137

10.5 动态数据 139

10.6 半导体光电器件的可靠性 144

第十一章 发光二极管的参数 153

11.1 量子效率 153

11.2 热计算 158

11.2.1 基本原理 158

11.2.2 发光二极管热阻Rth的测定 159

11.2.3 塑料封装发光二极管的功耗计算 160

11.2.4 具有大散热片的金属管壳发光二极管功耗的计算 161

11.2.5 无散热片的金属管壳发光二极管功耗的计算 161

11.2.6 有散热片的金属管壳发光二极管功耗的计算 162

11.2.7 最大容许正向电流1pmax的计算 162

11.3 辐射功率 164

11.4 辐射效率ηe 167

11.5 光谱辐射效率 167

11.6 电气参数 169

11.7 脉冲工作 171

第十二章 辐射测量 172

12.1 一般考虑 172

12.2 标准光A的色温测量 172

12.3 用热光电探测器测量辐射功率 174

12.4 用热电堆测量标准光A的辐射功率 175

12.5 用硅光电探测器测量标准光A辐射的辐照度 176

12.6 用硅光电探测器测量发光二极管的辐射 177

12.6.1 一般的测量问题 177

12.6.2 用单色仪测量相对光谱灵敏度 179

12.6.3 用硅光电探测器测量发光二极管辐射的辐照度 180

12.7 发光二极管总辐射功率的测量 181

第十三章 光电耦合器 183

13.1 直接耦合器 183

13.2 反射式光电耦合器 184

13.3 用非平稳源发射的光电耦合器 185

13.4 耦合器简例 185

13.5 带透镜的光电耦合器 187

13.6 用非调制光的光电耦合器 191

13.7 用调制光的光电耦合器 192

第十四章 直流发光二极管的工作原理 194

14.1 用串联电阻工作 194

14.2 用恒流源工作 194

14.3 用逻辑电路驱动 197

第十五章 光电探测器电路 200

15.1 工作原理 200

15.2 双极结型光电探测器的探测电路 200

15.2.1 用光电晶体管直接控制继电器 201

15.2.2 光电达林顿电路 201

15.2.3 用光电晶体管控制半导体闸流管和三端双向可控元件 202

15.2.4 用光电晶体管、光电二极管和光电池驱动晶体管放大器和运算放大器 204

15.2.5 用光电晶体管控制多谐振荡器 207

15.3 用三极光电晶体管的探测器电路 209

15.3.1 三极光电晶体管的工作模式 209

15.3.2 用三极光电晶体管驱动放大器 212

15.3.3 光电触发器和光电多谐振荡器电路 213

15.4 用白炽灯和双极光电晶体管的简单耦合器 216

15.5 用光电晶体管的逻辑电路 218

15.6 驱动TTL集成电路的光电探测器电路 219

第十六章 发光二极管调制发射器 222

16.1 最简单的发光二极管调制电路 222

16.2 带有发光二极管的正弦波调制发射器 223

16.2.1 有偏置电压源的调制过程 223

16.2.2 有恒流源的调制过程 227

16.3 带有发光二极管的脉冲调制脉冲发射器 228

第十七章 受调辐射的光电探测器电路 232

17.1 光电晶体管电路 232

17.2 用TILL81作为光电二极管和作为光电池的电路 232

第十八章 硅光电量体管光电流曼敏度的实用测量 238

18.1 测试设备的原理电路 238

18.2 测量光电晶体管相对灵敏度用测试装备 239

第十九章 电子闪光装置中用硅光电晶体管的光测量 240

19.1 电子闪光器的原理 240

19.2 曝光控制方式 241

19.3 闪光装置电路 242

19.4 自动闪光曝光控制用的硅光电晶体管 242

第二十章 发光二极管电路 244

20.1 简单指示器 244

20.2 二极管测试器 245

20.3 逻辑电路测试器 245

20.4 极性和电压测试器 246

20.5 大型七段显示器件 247

20.6 数字量的模拟显示 247

20.7 用LED显示的模拟测量装置 250

第二十一章 数字和字母显示器件 252

21.1 七段显示器件 252

21.2 显示器件的多路运行 254

21.3 用集成逻辑电路的数字显示器件 256

21.4 单片显示器件 259

21.5 5×7点阵显示器件 261

第二十二章 方向相关光电器件 265

22.1 工作原理 265

22.2 方向相关计数器 265

22.3 方向相关光电耦合器 266

22.4 数字旋钮 267

第二十三章 光电测距机 269

23.1 相位测量的测量原理 269

23.2 测距机的实用电路 271

第二十四章 用光电耦合器传输数据 275

24.1 对传输线的干扰 275

24.2 光电耦合器的结构和特性 275

24.2.1 电流转移系数 275

24.2.2 机械结构 276

24.2.3 动态特性 276

24.3 简单传输线 277

24.4 光电耦合器开关性能的改进 278

24.5 光电二极管工作模式的光电耦合器 280

24.6 光电耦合器的双向工作 281

24.7 光电耦合器的共模抑制 281

第二十五章 摄影放大机的曝光开关 283

25.1 硅光电二极管曝光开关的结构原理 283

25.2 定时系统 284

25.3 曝光开关的实用电路 285

第二十六章 光电耦合器作为模拟信号开关 286

26.1 半导体开关与电位隔离 286

26.2 作为光电耦合器开关的光电晶体管 286

26.2.1 稳态特性 286

26.2.2 动态特性 287

26.3 光电耦合器在数字电压表中的应用 288

26.3.1 测量应用的方法 289

26.3.2 数字电压表的实用电路 291

26.4 用斩波器的直流电压变换器 292

26.5 线路测试器 293

26.5.1 测试原理 293

26.5.2 线路测试器的实用线路 294