光電子技術全答案第1-2章作業(yè)題解答

1、第一章 光輻射與光源1. 用目視觀察發(fā)光波長分別為 435.8nm 和 546.1nm 的連個發(fā)光體，他們的亮度相同，均為 3cd/m2。如果在兩個發(fā)光體前分別加上投射比為 10-4 的光衰減器，問此時目視觀察的亮度是否相同？為什么？解：此時目視觀察的亮度不一樣780 ()()可知：當 X 相等且為 3cd/m2 時，起主要作用的是由光亮度公式 X = v580明視見函數(shù)曲線。從曲線上可以看出當 X(435.8)=X(546.1)時，V(435.8)Xe(546.1)。當加入衰減器后 Xv=0.0003cd/m2,此時起主要作用的是暗視見函數(shù)。此時 V(435.8)V(543.41)，因此 X

2、v(435.8)Xv(546.1)，故此時目視觀察的亮度不一樣2. 求輻射亮度為 L 的各向同性面積元在為 的圓錐內所發(fā)射的輻射通量。解：輻射通量 = L dS = 42 = 4L2 dS 當 較小時， = 4L2dS443 如果忽略大氣吸收，地球表面受垂直輻射時，每平方米接受的輻射通量為 1.35kW。假設的輻射遵循定律，試計算它在每平方米面積上所發(fā)射的輻射通量為多少？（從地球看的為 32）。解： = L S cos = 1.35kW, = 0, = 42 = 1 2, = 3244 L = = 1.98 107定律可知，每平方米面積上向半球空間發(fā)射的總功率為 = = 由故整個球空間內發(fā)出的

3、總功率為 2Me=2L=1.25*1085 設空腔處于某溫度時 m=650nm，如果腔壁的溫度增加，以致總輻射本領加倍時 m變?yōu)槎嗌伲?M( , T) = M( , T)解： 4 = 24 又 T = T = = = 546.58nmT427 一支氦氖激光器（波長 =635.8nm）發(fā)出的激光功率為 2mW，該激光束的平面發(fā)散角為 1mrad，激光器的放電毛細管直徑為 1mm。（1）求出該激光束的光通量，發(fā)光強度，光亮度，光出射度。（2）若激光束透射在 10m 遠的漫反射屏上，該漫反射屏的反射比為 0.85，求該屏上的光亮度解：(1)光通量 = 683V() 明視覺函數(shù) V(632.8)=0.

4、265 = 2 103W = 683 0.265 2 103 = 0.36lm發(fā)光強度I = 125, = I = 4.58 10 424光亮度L = = 5.83 1011/242光出射度M = = 4.58 105/242(2)激光束投射在 10m 遠的白色漫反射屏上，反射光充滿整個半球空間，光通量 = 0.85漫反射屏上的發(fā)光面積S = 2r = l tan = 220.85 = 620/2故光亮度 L =222221第二章 光電探測器概述1對光子探測器和熱探測器特性上的差別列表作一比較。答：2. 試以光電導探測器為例，說明為什么光子探測器的工作波長愈長，工作溫度就越低。答：根據(jù)位移定律

5、可知，當探測器工作波長越長時，探測器的光譜響應峰值波長也響應變大，故工作溫度低；另外，為了提高探測器的性能，降低噪聲和提高探測率，應在低溫下工作。6. 探測器 = ,探測器的光敏面的直接為的光電儀器，它能探測的最小輻射功率為多少？0.5cm，用 f=5*103Hz解：D = NEP = = 3 1010D7. 請總結光電系統(tǒng)常見幾種噪聲的功率譜密度和統(tǒng)計特性2噪聲特性功率譜密度噪聲統(tǒng)計特性及說明散粒噪聲(f) = 2() = 22 = 2(f)與探測器工作頻率無關，具有白噪聲的頻譜特性熱噪聲( )2( )4Ve202 f = = 2(1 + 202)具有平坦特性，屬于白噪聲頻譜產生- 復合噪 聲(g-r 噪聲)( )2( )2220 f = gr = 2 2(1 + 202)當 w 2 1 時 ， 2 = 4e(02 ) =0grd24e g-r 噪聲與探測器平均電流0，工作帶寬，載流子平均0,溫度噪聲(f) = ()2 + 22(f) = 4Gk2溫度噪聲功率與熱導比，與工作溫度的平方比電流噪聲（1/f噪聲）2f = 1 a:0.8-1.3 之間，多取為 1b:通常取值為 2主要出