光电子技术全答案第1-2章作业题解答

1、第一章 光辐射与光源1. 用目视观察发光波长分别为 435.8nm 和 546.1nm 的连个发光体，他们的亮度相同，均为 3cd/m2。如果在两个发光体前分别加上投射比为 10-4 的光衰减器，问此时目视观察的亮度是否相同？为什么？解：此时目视观察的亮度不一样780 ()()可知：当 X 相等且为 3cd/m2 时，起主要作用的是由光亮度公式 X = v580明视见函数曲线。从曲线上可以看出当 X(435.8)=X(546.1)时，V(435.8)Xe(546.1)。当加入衰减器后 Xv=0.0003cd/m2,此时起主要作用的是暗视见函数。此时 V(435.8)V(543.41)，因此 X

2、v(435.8)Xv(546.1)，故此时目视观察的亮度不一样2. 求辐射亮度为 L 的各向同性面积元在为 的圆锥内所发射的辐射通量。解：辐射通量 = L dS = 42 = 4L2 dS 当 较小时， = 4L2dS443 如果忽略大气吸收，地球表面受垂直辐射时，每平方米接受的辐射通量为 1.35kW。假设的辐射遵循定律，试计算它在每平方米面积上所发射的辐射通量为多少？（从地球看的为 32）。解： = L S cos = 1.35kW, = 0, = 42 = 1 2, = 3244 L = = 1.98 107定律可知，每平方米面积上向半球空间发射的总功率为 = = 由故整个球空间内发出的

3、总功率为 2Me=2L=1.25*1085 设空腔处于某温度时 m=650nm，如果腔壁的温度增加，以致总辐射本领加倍时 m变为多少？ M( , T) = M( , T)解： 4 = 24 又 T = T = = = 546.58nmT427 一支氦氖激光器（波长 =635.8nm）发出的激光功率为 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。（1）求出该激光束的光通量，发光强度，光亮度，光出射度。（2）若激光束透射在 10m 远的漫反射屏上，该漫反射屏的反射比为 0.85，求该屏上的光亮度解：(1)光通量 = 683V() 明视觉函数 V(632.8)=0.

4、265 = 2 103W = 683 0.265 2 103 = 0.36lm发光强度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 远的白色漫反射屏上，反射光充满整个半球空间，光通量 = 0.85漫反射屏上的发光面积S = 2r = l tan = 220.85 = 620/2故光亮度 L =222221第二章 光电探测器概述1对光子探测器和热探测器特性上的差别列表作一比较。答：2. 试以光电导探测器为例，说明为什么光子探测器的工作波长愈长，工作温度就越低。答：根据位移定律

5、可知，当探测器工作波长越长时，探测器的光谱响应峰值波长也响应变大，故工作温度低；另外，为了提高探测器的性能，降低噪声和提高探测率，应在低温下工作。6. 探测器 = ,探测器的光敏面的直接为的光电仪器，它能探测的最小辐射功率为多少？0.5cm，用 f=5*103Hz解：D = NEP = = 3 1010D7. 请总结光电系统常见几种噪声的功率谱密度和统计特性2噪声特性功率谱密度噪声统计特性及说明散粒噪声(f) = 2() = 22 = 2(f)与探测器工作频率无关，具有白噪声的频谱特性热噪声( )2( )4Ve202 f = = 2(1 + 202)具有平坦特性，属于白噪声频谱产生- 复合噪 声(g-r 噪声)( )2( )2220 f = gr = 2 2(1 + 202)当 w 2 1 时 ， 2 = 4e(02 ) =0grd24e g-r 噪声与探测器平均电流0，工作带宽，载流子平均0,温度噪声(f) = ()2 + 22(f) = 4Gk2温度噪声功率与热导比，与工作温度的平方比电流噪声（1/f噪声）2f = 1 a:0.8-1.3 之间，多取为 1b:通常取值为 2主要出