自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射這兩個術語有時會混淆。熱發(fā)射這個術語有時也會被混入其中。以下是幫助理清問題的基本定義以及測量這些參數(shù)的程序。

當我們談到自發(fā)或受激發(fā)射時，我們指的是電子從激發(fā)態(tài)降至較低態(tài)并發(fā)射光子的原子。具體來說，電子發(fā)射光子，然后從原子核周圍的外軌道落到內(nèi)軌道。在自發(fā)情況和模擬情況下，發(fā)生這種情況的機制是不同的。

自發(fā)發(fā)射是大多數(shù)普通光的產(chǎn)生機制。根據(jù)原子或分子的激發(fā)方式，該現(xiàn)象有不同的名稱。通過加熱以外的某種方式激發(fā)的原子(或分子)的自發(fā)發(fā)射稱為發(fā)光。根據(jù)激發(fā)原子的產(chǎn)生方式，發(fā)光有不同的形式(電致發(fā)光、化學發(fā)光等)。

當激發(fā)涉及輻射吸收時，自發(fā)發(fā)射就是熒光。當分子具有亞穩(wěn)態(tài)水平并在激發(fā)輻射移除后繼續(xù)發(fā)出熒光時，就會產(chǎn)生磷光。

自發(fā)發(fā)射中光子的相位是隨機的，光子傳播的方向也是隨機的。

自發(fā)發(fā)射發(fā)生的原因的解釋變得相當復雜。物理學家必須設計出所謂的量子場論和量子電動力學來證明為什么會發(fā)生自發(fā)的能量躍遷。

然而，測量自發(fā)輻射的結果很簡單。照度計(更具體地說，光電二極管)是量化普通光源的光發(fā)射的主要工具。

自發(fā)發(fā)射引出了受激發(fā)射的定義。激光器通過自發(fā)發(fā)射啟動，然后通過受激發(fā)射過渡到連續(xù)運行。受激發(fā)射是指電子與光子形式的入射電磁波相互作用的過程。電子下降到較低的能級，但這樣做會將能量轉移到入射場。這一作用產(chǎn)生了一個與進入的光子具有相同相位、頻率、偏振和行進方向的光子。因此，光子發(fā)射是由另一個入射光子的作用激發(fā)的。

要使激光發(fā)生這種作用，必須存在一種稱為粒子數(shù)反轉的條件。在沒有外部刺激的情況下，處于低能態(tài)的原子總是多于處于高能態(tài)的原子。盡管原子吸收和發(fā)射能量是連續(xù)發(fā)生的，但原子在各種能態(tài)下的統(tǒng)計分布(數(shù)量)是恒定的。將能量注入系統(tǒng)會改變這種分布，從而產(chǎn)生粒子數(shù)反轉，其中處于較高能態(tài)的原子多于處于較低能態(tài)的原子。

粒子數(shù)反轉的機制是激光泵浦。在激光器中，光腔包含由泵浦能量激發(fā)的增益介質。它的兩端都有一個高度拋光的鏡子。光線在兩個鏡子之間反射并被放大。后鏡的反射率為 100%，而前鏡的反射率稍低。在每個周期中，都會有一點光通過反射率較低的鏡子逸出。但由于循環(huán)以很高的頻率重復，因此發(fā)射的激光量可能相當大。

激光輸出的測量使用多種不同的技術，具體取決于所涉及的功率水平。激光功率計可以采用熱電堆檢測器，即串聯(lián)并緊密連接在一起的熱電偶陣列。用于激光功率測量的熱電堆利用溫差來產(chǎn)生電壓。一側是由激光(或任何其他輻射源)加熱的材料，另一側是散熱器。電壓與兩側的溫差成正比，而溫差又與激光功率成正比。

激光功率測量也可以使用普通光電二極管。與熱電堆相比，光電二極管速度更快，受溫度波動影響更小，并且噪聲水平更低。但它們的高靈敏度使它們?nèi)菀资艿江h(huán)境光噪音的影響。它們通常與較低功率的激光器兼容。

一些激光功率測量使用熱釋電傳感器，當溫度發(fā)生變化時，熱釋電傳感器會產(chǎn)生電流。要使用熱釋電傳感器測量功率，必須以特定頻率對信號進行斬波，以便儀器可以將其檢測到的變化轉換為功率讀數(shù)。熱釋電傳感器的優(yōu)點之一是它們傾向于在大頻帶上與激光一起工作。

還提供積分球檢測器。在這里，光通過一個小孔進入空心球體，并在球體內(nèi)部擴散，在球體的內(nèi)涂層上產(chǎn)生多次反射。球體中另一個位置的均勻照明的小孔徑對漫射光的一部分進行采樣，并將其發(fā)送到傳感器上。這種結構的要點是積分球充當衰減器，以允許使用更小、更快的探測器和更高功率的激光器。

*后，自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射可以與熱發(fā)射進行對比。熱發(fā)射或熱輻射是電磁波的發(fā)射，因此代表熱能轉化為電磁能。熱能實際上是物質中原子和分子隨機運動的動能。

所有溫度高于**零的物質都是由具有動能的粒子組成的。原子和分子中的質子和電子帶有電荷。這些粒子之間的動力學相互作用導致電荷加速和偶極子振蕩。這些振蕩產(chǎn)生耦合的電場和磁場。這些場導致光子發(fā)射。

熱輻射的質量取決于其來源表面的特性。這些特性不僅包括溫度，還包括光譜吸收率和光譜發(fā)射功率。熱輻射由大量光子能量組成，這些光子能量構成了輻射體的特征光譜。

與其表面處于熱力學平衡且其表面對所有波長都具有**吸收率的輻射體稱為黑體。任何溫度下物體的熱輻射都會在很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)生，其分布由普朗克黑體輻射定律給出。隨著發(fā)射器溫度的升高，發(fā)射輻射的主頻率范圍會轉移到更高的頻率。

測量熱發(fā)射的*簡單方法是使用溫度計。但工業(yè)應用通常涉及非平凡的排放情況。因此熱成像相機經(jīng)常用于測量熱發(fā)射細節(jié)。

熱成像相機利用的事實是，物體的溫度越高，它以黑體輻射的形式發(fā)出的紅外輻射就越多。熱成像相機檢測這種輻射的方式類似于檢測可見光的普通相機。需要注意的是，熱成像相機上的聚焦鏡頭不能由玻璃制成，因為玻璃會阻擋長波紅外光。通常熱輻射的光譜范圍從大約 700 nm 開始。因此鏡片必須使用特殊材料，如鍺、氟化鈣、晶體硅或特殊類型的硫族化物玻璃。