光电子技术(安毓英)习题答案

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1、课后题答案1.1设半径为的圆盘屮心发现上，距圆盘屮心为1。处有一辐射强度为L的点源S,如下图所示。试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。思路分析：要求穴由公式都和处有关，根据条件，都可求出。解dAdil题过程如下：法一"dA故：(Pe=^EedA又：Ee=*代入上式可得：1(、法二：/=

2、知识可以想到公式4=dle，通过积分则可出L。解dScos3题过程如下：解：LecosddS二LcosftXA、，故:EeLcos^/VlVa>1.3假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的人扩展源（如红外装罝面对的天空背景），其各处的辐射亮度U均相同。试计算该扩展源在而积为^的探测器表而上产生的辐射照度。思路分析：题目中明确给出扩展源是按朗扪余弦定律发射辐射的，且要求辐射照度E。，由公式可知，要解此题需求出6?也，而朗伯体的辐射通量为dAd（l）e=LJcos=LttcIS,此题可解。解题过程如下：解:d(t>e=LeEeJSjcos3d£l=Le7rdSLe7rdS==L,7TdAe1.4霓虹

3、灯发的光是热辐射吗？答：霓虹灯发光是以原子辐射产生的光辐射，属于气体放电，放电原理后而章节会涉及到。而热辐射是指巾于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象。因此霓虹灯放电不属于热辐射。此题不适合做例题，可在相关章节做个小思考题。1.5刚粉刷完的房间从房外远处看，它的窗口总是显的特别黑暗，这是为什么？答：刚粉刷完的房间可以看成一个光学谐振腔，由于刚粉刷完的墙壁比较光滑，容易产生几何偏折损耗，故看起來总是特别黑。这个题目也是不适合作力例题，可以和1.4题一样以思考题的形式出现。1.6从黑体辐射曲线图可以看出，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T的升岛而减小。试巾普朗克热辐射公

4、式推导出人丁=常数这一关系式称为维恩位移定律，其中常数为2.898xl(T3m•尺思路分析：由公式—可知，若要求得/可对Mjr)进行求偏导。证明过程如下:证明：5C,A-6C,7^A-2ec^TA5dA=0,解得:A,„r=2.898xl(T3m•尺。得证1.7黑体辐射曲线下的面积等于在相应温度下黑体的辐射出射度M。试普朗克热辐射公式导出M与温度的叫次方成正比，即常数XT这一关系称为斯忒藩一一波尔兹曼定律，其中常数为5.67xl(T8W/(m2•尺4)C1思路分析：对公式Me,(7)=-^―—进行积分即可证明。e%7-1此题和上题极为相似，如果两个都为例题就S很啰嗦，所以我觉得这个题最好放在

5、上个例题的下面，让同学们自己根据例题去练习。1.8宇宙大爆炸遗留在宇宙空间的均匀背景辐射相当于3K黑体辐射，此辐射的单体辐射岀射度在什么波长下有极大值？思路分析：通过1.6题不难看出，对于黑体辐射，当辐射出射度取最大伉时，波长和温度T有关系，且乘积为常数，此题便可利用这个关系直接求解。解题过程如丁：解.•由1.6可知4r=2.898xW3/77eA：T=3K4=0.966x1O'3m这个题目和1.6题关联性很大，我觉得把这两个合并成一题也行。您看怎么合并比较合适呢？1.9常川的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。你知道这是按什么区分的吗？答：H光型和灯光型是按色温来区别的。为了表示一个热辐射光源

6、所发山光的光色性质，常用到色温度这个量，单位为K。色温度是指在规定两波长具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。这个问题比较简单，本意就只想考查下什么是色温，也就能做个思考题然后引出色温这个概念。1.11如果激光器和微波激射器分别在A=10um,2=500nm和Z>=3000MHz输入一瓦的连续功率，问一秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别为多少？思路分析：本例题本身从思路上讲还是比较简单的，只要知道能量守恒和=f即可解。A解题过程如下：解：由能量守恒可得:nhv=W丄hv当/l=10um时，",c3xl08X"l0xl0~63xl013hv,6.626x10'34x3x10135

7、.03xl0p当义二500nm时，v2=—=3x10=6x1014500xl(r91hv26.626x10_34x6x1014=2.51xl018当P=3000M时11”n===5.02xl(Thv6.626x10'34x3x1091.12设一对激光能级为匕和E：(g2-gl),相应的频率为ZA各能级上的粒子数为山和nio求：(1)当l?=3000MHz，r=300尺时，?(2)当/1=1//州，尸=300