光电子技术张永林课后习题答案.pdf

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1、第一章辐射度学与光度学的基础知识1-4光度学物理量的计算（P34）据光度学量定义，可得−3（1）光通量φ=K⋅V(λ)⋅φ=683×0.265×2×10lm=0.362lmυme发光强度θ=1mradφυφυ5I===4.61×10cdυdΩθ−32π(×10)2光出射度d=1mmφυφυ5−2M===4.61×10lm⋅mυdsd−32π(×10)2Iυ11−2光亮度B==5.87×10cd⋅mυds⋅cos0（2）据反射比定义，可得φ′=0.85φυυ2,dφυ′B=vdsdΩcosθ2ππ''2φ′=BdscosθdΩ=Bdsdϕsinθcosθdθυv∫∫v∫S∫0∫02

2、ππ2−322∫Sds∫0dϕ∫0sinθcosθdθ=π×π×(5.5×10)Sr×m'−2B=1031cd⋅mv1-5取V(635nm)=0.25−3φυ=Km⋅V(λ)⋅φe=683×0.25×3×10lm=0.51lm2dΦυ2B=，考察正对光源方向，cosθ=1，dS=πr，r=0.5mmυ00dΩ⋅dS⋅cosθ22πrπ[Rtan(θ/2)]2−32dΩ===πtan(θ/2)≈π(0.5×10)22RR−3Km⋅V(λ)⋅φe683×0.25×3×10112B(λ)===8.3×10lm/mv−32−32dΩ⋅dS⋅cosθπ(0.5×10)⋅π(r×10)02T

3、⋅Bv(λ)=1cd/cm42110cd/m−8T===1.2×1011Bv(λ)8.3×101.7热辐射光源是使发光物体升温到足够高而发光的光源，这类光源在辐射过程中不改变自身的原子、分子的内部状态，辐射光谱是连续光谱。气体放电光源是气体在电场作用下激励出电子和离子，离子向阴极、电子向阳极运动，从电场中得到能量，它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子和离子，也会使气体原子受激，内层电子跃迁到高能级。受激电子返回基态时，就辐射出光子来。二者的区别：热辐射光源在辐射过程中不改变自身的原子、分子的内部状态；气体放电光源是气体在电场作用下激励出电子和离子，受激电子从高能态返回基态时

4、辐射出光子。1.8激光的特点：高亮度、高方向性、高单色性、光度的时间空间相干性。激光器一般是由工作物质、谐振腔和泵浦源组成。1.9LED与半导体激光器LD的主要区别：LED没有谐振腔，它的发光基于自发辐射，发出的是荧光；而LD的发光基于受激辐射，发出的是相干光。二者特性的主要区别：LDLED光谱特性激光；谱线宽度在nm量级荧光；谱线宽度几十nmP-I特性有阈值电流没有阈值电流调制特性调制频率到10GHz调制频率50-140MHz3.91/221/2*1/2(Ad∆f)[π(d/2)∆f]NEP=NEP(A∆f)==d**DD−10代入各参量，可得NEP=3.13×10W3.10具

5、有自发极化特性的热电晶体会在晶体表面产生面束缚电荷，面束缚电荷密度正比于自发极化矢量。由于外部自由电荷的中和作用，平常不能观察到面束缚电荷的存在。当晶体吸热温度上升时，晶体分子固有的电偶极矩随温度变化而变化，使得宏观的电偶极矩改变，因而，原来被中和的晶体两端面出现剩余电荷，这种现象称为热释电效应。由于产生的面电荷变化会逐渐被外部电荷中和，所以入射辐射的变化引起面电荷变化的速度必须大于中和的速度才能被检测出来，因此热释电探测器只能探测调制的辐射。3.11−6η×Φ0.8×5×10e∆T===0.67K−6G6×10t∆R=α×∆T=−0.04×0.67=−0.0268TR3.12−

6、5C1.64×10t由于τ===8.2/3，t−6G6×10t−126−4τ=CR=22×10×7×10=1.54×10eηR所以S=ωλAU221/2221/2G(1+ωτ)(1+ωτ)tteS=85伏/瓦U3.143−31)要使继电器吸合，光敏电阻上分配的电压U=12−4×10×2×10=4伏−3I2×10由光敏电阻的光电流I=SUL，可得L===250Lxg−6SU2×10×4g2）要使继电器在200lx时吸合，此时光敏电阻分配的电压为−3I2×10U===5V−6SL2×10×200g这时继电器分配的电压为12-5=7伏，从而继电器的电阻最大为7=3.5kΩ−32×103

7、.15解：要使K吸合，R需提供光电流I=I/β=0.2mAGK由图3.14可知，本题情况属于弱光照，I与L是线性关系，即I=SUL。g11−∆G50×103100×106−6由S的定义，S==≈0.2×10S/lxgg∆L100光敏电阻上的电压等于−3U=U−0.7−100×10×10=10.3Vb从而使继电器吸合需要的照度等于−3I0.2×10L===97lx−6SU0.2×10×10.3g3.18解：有开路电压的定义和I〉〉I关系，可以得到Φ0kTIΦUoc≈ln()qI0k