光電子技術(shù)安毓英習(xí)題答案全

1、第一章第一章1.設(shè)在半徑為Rc的圓盤(pán)中心法線上，距盤(pán)圓中心為l0處有一個(gè)輻射強(qiáng)度為Ie的點(diǎn)源S，如圖所示。試計(jì)算該點(diǎn)源發(fā)射到盤(pán)圓的輻射功率。解：因?yàn)??ddeeI?，且???????????????????22000212cos12sincRRllddrdSdc??????所以??????????????220012ceeeRllIdI?2.如圖所示，設(shè)小面源的面積為?As，輻射亮度為L(zhǎng)e，面源法線與l0的夾角為?s；被照面的面積為?A

2、c，到面源?As的距離為l0。若?c為輻射在被照面?Ac的入射角，試計(jì)算小面源在?Ac上產(chǎn)生的輻射照度。解：亮度定義:rreeAdIL??cos?強(qiáng)度定義:???ddIee可得輻射通量：????dALdssee?cos在給定方向上立體角為：20coslAdcc????則在小面源在?Ac上輻射照度為：20coscoslALdAdEcsseee??????3.假如有一個(gè)按朗伯余弦定律發(fā)射輻射的大擴(kuò)展源（如紅外裝置面對(duì)的天空背景），其各處的輻

3、亮度Le均相同，試計(jì)算該擴(kuò)展源在面積為Ad的探測(cè)器表面上產(chǎn)生的輻照度。答：由得，且?cosdAddLe????cosdAdLde?????22cosrlAdd????則輻照度：??eeeLdrlrdrlLE?????????20022224.霓虹燈發(fā)的光是熱輻射嗎？不是熱輻射。霓虹燈發(fā)的光是電致發(fā)光，在兩端放置有電極的真空充入氖或氬等惰性氣體，當(dāng)兩極間的電壓增加到一定數(shù)值時(shí)，氣體中的原子或離子受到被電場(chǎng)加速的電子的轟擊，使原子中的電子受

4、到激發(fā)。當(dāng)它由激發(fā)狀態(tài)回復(fù)到正常狀態(tài)會(huì)發(fā)光，這一過(guò)程稱為電致發(fā)光過(guò)程。5.剛粉刷完的房間從房外遠(yuǎn)處看，它的窗口總是顯的特別黑暗，這是為什么？答：剛粉刷完的房間可以看成一個(gè)光學(xué)諧振腔，由于剛粉刷完的墻壁比較光滑，容易產(chǎn)生幾何偏折損耗，故看起來(lái)總是特別黑。6.從黑體輻射曲線圖可以看出，不同溫度下的黑體輻射曲線的極大值處的波長(zhǎng)?m隨溫度T的升高而減小。試由普朗克熱輻射公式導(dǎo)出T=常數(shù)m?證明：2151()1eCTCMTe?????l0SRc第

5、1.1題圖Le?As?Acl0?s?c第1.2題圖19134131115.03106.62610310nh?????????當(dāng)=500nm時(shí)，?81429231061050010c?????????18234142112.51106.62610610nh?????????當(dāng)=3000M時(shí)?23349115.02106.62610310nh?????????12設(shè)一對(duì)激光能級(jí)為E2和E1（g2=g1），相應(yīng)的頻率為ν（波長(zhǎng)為λ），各能級(jí)上

6、的粒子數(shù)為n2和n1。求（1）當(dāng)ν=3000MHz，T=300K時(shí)，n2n1=？（2）當(dāng)λ=1μm，T=300K時(shí)，n2n1=？（3）當(dāng)λ=1μm，n2n1=0.1溫度T=？。解答：（1）2144.81022110.99BBEEhkTkTngeeeng???????????（2）由可求出，代入得ct??c???212211BEEkTngeng???212122111.4510BBBEEhhckTkTkngeeeng???????????

7、?（3）=0.1212211BEEkTngeng???ln0.1BhkT???36.2510ln0.1BhTKk?????13試證明，由于自發(fā)輻射，原子在E2能級(jí)的平均壽命。211As??證明：為單位時(shí)間內(nèi)自發(fā)躍遷的原子數(shù)，為平均壽命，可理解為躍遷的時(shí)間，21()spdndts?故212()spsdnndt???由，代入上式，即可證得212121()spdnAdtn?211sA??14焦距f是共焦腔光束特性的重要參數(shù)，試以f表示，，，。