光电技术(王庆有)习题参考答案完整版(不包含题目)

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1、光电技术第一章参考答案1辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？答：为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑

2、的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。因为光度参数只适用于0.38~0.78um的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量。光源在给定波长λ处，将λ～λ+dλ范围内发射的辐射通量dΦe，除以该波长λ的光子能量hν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。2试写出、M、、L等辐射度量参数之间的关系式，说明它们与辐射源的关系。eeee答：辐（射）能Q：以辐射形式发射、传播或接收的能量

3、称为辐（射）能，用e符号Q表示，其计量单位为焦耳（J）。e辐（射）通量：在单位时间内，以辐射形式发射、传播或接收的辐（射）能称e为辐（射）通量，以符号表示，其计量单位是瓦（W），即edQ=e。edt辐（射）出（射）度M：对面积为A的有限面光源，表面某点处的面元向半球e面空间内发射的辐通量d与该面元面积dA之比，定义ed为辐（射）出（射）度M，即M=e。其计量单eedA2位是瓦每平方米[W/m]。辐（射）强度：对点光源在给定方向的立体角元d内发射的辐射通量d，ee与该方向立体角元d

4、之比，定义为点光源在该方向的辐（射）d强度，即=e，辐射强度的计量单位是瓦特每球面eed度（W/sr）。辐射亮度L：光源表面某一点处的面元在给定方向上的辐射强度，除以该面元e在垂直于给定方向平面上的正投影面积，称辐射亮度L，e12dIdeeL==，式中，θ为所给方向与面元法线间edAcosddAcos2的夹角。其计量单位是瓦特每球面度平方米[W/（sr.m）]。3何谓余弦辐射体？余弦辐射体的主要特性有哪些？答：一般辐射体的辐射强度与空间方向有关。但是有些辐射体的辐射强度在空间

5、方向上的分布满足dIdIcosee0式中Ie0是面元dS沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为余弦辐射体或朗伯体。黑体为理想的余弦辐射体。它满足黑体辐射定律：a.普朗克辐射定律黑体表面向半球空间发射波长为λ的光谱，其辐射出射度M是黑体温度T和波长λ的函数，这就是普朗克辐射定律；e,4b.斯忒藩—玻尔兹曼定律黑体的总辐射出射度为对M积分，得到其为σT；e,c.维恩位移定律峰值光谱辐出度所对应的波长与绝对温度的乘积为常数。当温度升高时，峰值光谱辐射出射度所对应的波长向短波长方向移动

6、。4试举例说明辐射出射度Me与辐射照度Ee是两个意义不同的物理量。答：略。5．试说明K、K、K的意义及区别。mW答：K为人眼的明视觉最灵敏波长λm的光度参量对辐射度参量的转换常数，m称为正常人眼的明视觉最大光谱光视效能。其值为683lm/W。K对于所谓辐射对人眼锥状细胞或柱状细胞的刺激程度，是从生理上评价所有的辐射参量X与所有的光度参量X的关系。对于明视觉，刺激程度平衡条件e,v,为XKVX令K=X/X=K×V，称为人眼的明视觉光v,me,v,e,mL谱光视

7、效能。（其中定义V=e,m为正常人眼的明视觉光谱光视效率。等Lme,于0.555um）定义一个热辐射体发射的总光通量与总辐射通量之比，为该辐射体的光视ve效能K，K=KV，其中V为辐射体的光视效率。在光电信息变换技术领域常m用色温为2856K的标准钨丝灯作为光源，测量硅、锗等光电器件光的电流灵敏度等特性参数。定义标准钨丝灯的光视效能为K，K=17．1（lm/W）。mm6．（平面发散角为1mrad）解：（1）氦氖激光器输出的光为光谱辐射，则辐射通量为=3mW根据式（1-56）可计

8、算出它发出的光通量为=KVe,v,me,又K=683lm/W，V0.6328=0.235，带入数据计算得为0.4815lm。发光强度I=mv,v,v,21/2，立体角为Ω=2π（1－（1－r）），-3将光束平面发散角转换α=1×10×180/（π）=0.057度-4-7则r=sin（α/2）=5×10带入公式得Ω=8.17×10sr2所以发光强度I=v,=0.4815/（8.17×10-7）=5.89×105cdv,v,25光出射度M==0.4815/（π