光電磁波-電磁輻射可表示為由獨(dú)立光子組成光子流

  19世紀(jì)末人們意識(shí)到，光作為電磁波的經(jīng)典描述雖然符合麥克
斯韋方程，但是無(wú)法正確解釋重要的光學(xué)現(xiàn)象。尤其是光與物質(zhì)的
相互作用，例如光的受激輻射或吸收，要求進(jìn)一步改進(jìn)理論框架。
愛(ài)因斯坦提出了突破性的假?zèng)]，認(rèn)為光是由具有能量的量子組成的
…，即所謂的光子。因此，如果把光看作是由獨(dú)立光子組成的光子
流，這樣電磁輻射特性測(cè)量就存在最終測(cè)量極限。所以科學(xué)家和工
程師們都希望對(duì)光進(jìn)行最精確的測(cè)量，即測(cè)量單個(gè)光子。

  電磁輻射可以表示為由獨(dú)立光子組成的光子流。在固態(tài)探測(cè)器
中(如光電陰極或半導(dǎo)體光電傳感器)，具有足夠能量的每個(gè)光子能
夠產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)自由運(yùn)動(dòng)的電荷載流子，采用雪崩效應(yīng)使電荷包
波倍增之后，就能夠通過(guò)傳感電子電路探測(cè)到。兩類噪聲限制了具
有單光子探測(cè)能力的分辨率：①能夠探測(cè)到的光子或光電子數(shù)量呈
現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)漲落特性，通常將這種特性稱為泊松分布；②自由電荷載
流子激發(fā)過(guò)程與熱激發(fā)過(guò)程相互競(jìng)爭(zhēng)，熱噪聲影響了光電荷激發(fā)(
“暗電流”)和電子電荷探測(cè)電路的性能(“約翰遜噪聲”和“隨機(jī)
電報(bào)信號(hào)噪聲”)。這表明，根據(jù)物理定律和現(xiàn)有半導(dǎo)體制造工藝
性能，在室溫環(huán)境下，具有視頻速率的圖像傳感器能夠探測(cè)到單光
子和光電子。

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