科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案 第一章

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1、科学出版社《光电技术》第1版习题与思考题及参考解答第1章光辐射探测的理论基础-41-1若取X射线的波长为10μm，分别计算X射线和太赫兹波光子能量范围。设想用太赫兹波进行人体透视检查，对人体有没有副作用？为什么？hc1.24解：由公式ε==可知：λλ-44波长为10μm的X射线对应的光子能量为1.24×10eV。-4-2太赫兹波的波长范围为30~3000μm，故太赫兹波光子能量范围为4.13×10~4.13×10eV。太赫兹波光子能量远远小于X射线能量，若用太赫兹波进行人体透视检查，对人体几乎无副作用。*1-2用目视观

2、察发射波长分别为435.8nm和546.1nm的两个发光体，它们的亮度相同，均2-4为3cd／m。如果在这两个发光体前分别加上透射比为10的光衰减器，问此时目视观察的亮度是否相同?为什么?（提示：利用图1-5分析）解：加上光衰减器前后，目视观察的亮度不相同，原因如下：未放衰减器时，两发光体目视亮度相同，即LL1V()435.8nm=2V(546.1nm)，或者LV1e()435.8nm1(435.8nm)×638lm/W(1.1)=×LV2e()546.1nm2()546.1nm638lm/W-422放入衰减器后，亮度

3、降低到3×10cd／m<0.001cd／m，此时光谱光视效率由明视效率曲线变为暗视效率曲线。由《光电技术》教材（以下简称教材）图1-5可知，暗视效率曲线相对于亮视效率曲线有一定程度的偏移，即VV11()λλλλ=→435.8nm′′()=435.8nmVV22()=→546.1nm()=546.1nm由图1-5可看出VV12()546.1nm(435.8nm)≠VV12′′()546.1nm()435.8nm因此式(1.1)暗视条件下不再成立，即LL1v′′()435.8nm≠2v(546.1nm)1-3一支氦-氖激光

4、器(波长为632.8nm)发出激光的功率为2mW。该激光束的平面发散角为1mrad，激光器的放电毛细管直径为1mm。求该激光束的光亮度，并与太阳光在海平面的亮度比较。2πϕ2−6解：光束立体角：Ωθ==∫∫sinddθϕπ/410sr×，其中，φ为光束平面发散角1mrad；00−72放电毛细管横截面积：S=×7.8510m；光电科学与工程学院CollegeOfOptoelectricScienceandEngineering1科学出版社《光电技术》第1版习题与思考题及参考解答Φe112激光束辐射亮度：L==×1.011

5、0W/srm⋅；eΩS查表教材1-2得：VV(λ====625nm)0.32(λ635nm)0.22；0.30.22−V(λ=≈632.8nm)0.32−×7.8=0.24；635625−所以，激光束光亮度为：112LL==V(λ632.8nm)638lm/W×=×5.3210cd/mVe92112而阳光在海平面的光亮度为1.610cd/m×<5.3210cd/m×。1-4一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面上的照度为30lx，求出该白炽灯的光通量。解：该白炽灯的光通量为：2

6、Φ=⋅=××SE4π1.530lm=845lmVV*1-5试证明：N型半导体受强光照射后突然停光，材料中的非平衡载流子随时间的变化关系为1Δ=pt()Δp()0rptΔ()01+式中，Δp()0为光照刚停时(t=0)的光生载流子浓度；r为电子-空穴复合概率。由此得到强注入条件下，载流子寿命为多少？它与弱注入条件时有何区别？解：由于：ddpt()Δpt()−=−=rn⎡⎤⎣⎦00+Δnt()⎡⎤⎣⎦p+Δpt()−rnp00ddtt受强光照射时，得到强注入，即Δ=nt()Δpt()n=p，有00ddpt()Δpt()2

7、2−=−=rptΔ−()rpddtt0解方程得：1Δ=pt()Δp()0rptΔ()01+可见，在强注入条件下，载流子寿命不再为常数，而是随着光生载流子浓度的变化而变化。1-6对于N型半导体来说，以下说法正确的是（）：A费米能级靠近于价带顶；B空穴为多子；C电子为少子；D费米能级靠近导带底。光电科学与工程学院CollegeOfOptoelectricScienceandEngineering2科学出版社《光电技术》第1版习题与思考题及参考解答答：D。1-7为什么量子效率一般小于1，而光电增益可以大于甚至远大于1？二者有

8、何区别？答：探测器对入射光子有反射、透射、散射等作用，使得并非全部的入射光子都能产生光电子，因此即使入射光子能量hEν≥，实际的量子效率一般小于1；某些探测器内部含有增g益结构，例如雪崩光电二极管和光电倍增管等，外电路中单位时间输出的电子数大于甚至远大于所产生的光子数，光电增益可以大于甚至远大于1。量子效率描述的是光电转换的初始过