張永林老師版光電子技術(shù)(已修改)
2025-11-05 13:50 本頁面
【正文】 可見光的波長、頻率和光子的能量范圍分別是多少？ 波長： 380~780nm 400~760nm 頻率： 385T~790THz 400T~750THz 能量： ~ 輻射度量與光度量的根本區(qū)別是什么？為什么量子流速率的計算公式中不能出現(xiàn)光度量？ 為了定量分析光與物質(zhì)相互作用所產(chǎn)生的光電效應(yīng)，分析光電敏感器件的光電特性，以及用光電敏感器件進(jìn)行光譜、光度的定量計算，常需要對光輻射給出相應(yīng)的計量參數(shù)和量綱。輻射度量與光度量是光輻射的兩種不同的度量方法。根本區(qū)別在于：前者是物理 （或客觀）的計量方法，稱為輻射度量學(xué)計量方法或輻射度參數(shù)，它適用于整個電磁輻射譜區(qū)，對輻射量進(jìn)行物理的計量；后者是生理（或主觀）的計量方法，是以人眼所能看見的光對大腦的刺激程度來對光進(jìn)行計算，稱為光度參數(shù)。因?yàn)楣舛葏?shù)只適用于 ~ 的可見光譜區(qū)域，是對光強(qiáng)度的主觀評價，超過這個譜區(qū)，光度參數(shù)沒有任何意義。而量子流是在整個電磁輻射，所以量子流速率的計算公式中不能出現(xiàn)光度量 .光源在給定波長λ處，將λ～λ +dλ范圍內(nèi)發(fā)射的輻射通量 dΦ e，除以該波長λ的光子能量 hν，就得到光源在λ處每秒發(fā)射的光子 數(shù)，稱為光譜量子流速率。 一只白熾燈，假設(shè)各向發(fā)光均勻，懸掛在離地面 的高處，用照度計測得正下方地面的照度為 30lx，求出該燈的光通量。 Φ =L*4π R^2=30*4**^2= 一支氦 氖激光器（波長為 ）發(fā)出激光的功率為 2mW。該激光束的平面發(fā)散角為 1mrad,激光器的放電毛細(xì)管為 1mm。 求出該激光束的光通量、發(fā)光強(qiáng)度、光亮度、光出射度。 若激光束投射在 10m 遠(yuǎn)的白色漫反射屏上，該漫反射屏的發(fā)射比為 ，求該屏上的光亮度。 32251 1 22( ) ( ) ( ) 6 8 3 0. 26 5 2 1 0 0. 36 2( ) ( )22 ( 1 c o s )() 0 .3 6 21 .15 102 ( 1 c o s ) 2 ( 1 c o s 0 .0 01 )1 .4 6 1 0 /c o s c os c os 0() 0 .3v m evvvvvv v vvvvK V l mdIdS R hRRI c dd I I IL c d mdS S rdMdS? ? ???????? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ??? ? ? ? ? ???? ? ? ?????? ? ? ? ?????522624. 6 1 0 /0 .0 00 5l m m????39。 239。39。39。222 39。 39。 239。239。10 00 5 ( 6)0 .85 5 5c os0. 8515 5 /c os 2vv v vvvvvl m r m Pd rM E LdS lrLd dM lL c d md dS d?????? ? ? ??? ? ? ???? ? ? ??? 從黑體輻射曲線圖可以看書，不同溫度下的黑體輻射曲線的極大值處的波長 隨溫度 T的升高而減小。試用普朗克熱輻射公式導(dǎo)出 常數(shù)?Tm? 式這一關(guān)系式稱為維恩位移定律中，常數(shù)為 。 普朗克熱輻射公式求一階導(dǎo)數(shù)，令其等于 0，即可求的。教材 P8 什么是光輻射的調(diào)制？有哪些調(diào)制的方法？它們有什么特點(diǎn)和應(yīng)用？ 光輻射的調(diào)制是用數(shù)字或模擬信號改變光波波形的幅度、頻率或相位的過程。 光輻射的調(diào)制方法有內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制。 內(nèi)調(diào)制：直接調(diào)制技術(shù)具有簡單、經(jīng) 濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。 但存在波長 (頻率 )的抖動。 LD、 LED 外調(diào)制：調(diào)制系統(tǒng)比較復(fù)雜、消光比高 、插損較大、驅(qū)動電壓較高、難以與光源集成、偏振敏感、損耗大、而且造價也高 。 但譜線寬度窄 。機(jī)械調(diào)制、電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制 說明利用泡克爾斯效應(yīng)的橫向電光調(diào)制的原理。畫出橫向電光調(diào)制的裝置圖，說明其中各個器件的作用。若在 KDP 晶體上加調(diào)制電壓 U=Um ， U 在線性區(qū)內(nèi)，請寫出輸出光通量的表達(dá)式。 Pockels 效應(yīng)：折射率的改變與外加電場成正比的電光效應(yīng)。也稱線性電光效應(yīng)。 光傳播方向與電場施 加的方向垂直，這種電光效應(yīng)稱為橫向電光效應(yīng)。 說明利用聲光布拉格衍射調(diào)制光通量的原理。超聲功率 Ps 的大小決定于什么？在石英晶體上應(yīng)加怎樣的電信號才能實(shí)現(xiàn)光通量的調(diào)制？該信號的頻率和振幅分別起著什么作用？ 當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時，將引起介質(zhì)的彈性應(yīng)變作時間上和空間上的周期性的變化，并且導(dǎo)致介質(zhì)的折射率也發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)光束通過有超聲波的介質(zhì)后就會產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，這就是聲光效應(yīng)。 聲光介質(zhì)在超聲波的作用下，就變成了一個等效的相位光柵，當(dāng)光通過有超聲波作用的介質(zhì)時，相位就要受到調(diào)制，其結(jié)果如同它通 過一個衍射光柵，光柵間距等于聲波波長，光束通過這個光柵時就要產(chǎn)生衍射，這就是聲光效應(yīng)。布拉格衍射是在超聲波頻率較高，聲光作用區(qū)較長，光線與超聲波波面有一定角度斜入射時發(fā)生的。 說明利用法拉第電磁旋光效應(yīng)進(jìn)行磁光強(qiáng)度調(diào)制的原理。 磁場使晶體產(chǎn)生光各向異性，稱為磁光效應(yīng)。 法拉第效應(yīng)：光波通過磁光介質(zhì)、平行于磁場方向傳播時，線偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象 。 電路磁場方向在 YIG 棒軸向，控制高頻線圈電流， 改變軸向信號磁場強(qiáng)度，就可控制光的振動面的旋轉(zhuǎn)角，使通過的光振幅隨角的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)調(diào) 制。 熱電探測器與光電探測器相比較，在原理上有何區(qū)別？ 光電探測器的工作原理是將光輻射的作用視為所含光子與物質(zhì)內(nèi)部電子的直接作用，而熱電探測器是在光輻射作用下，首先使接收物質(zhì)升溫，由于溫度的變化而造成接受物質(zhì)的電學(xué)特性變化。光電探測器響應(yīng)較快，噪聲?。欢鵁犭娞綔y器的光譜響應(yīng)與波長無關(guān)，可以在室溫下工作。 光電效應(yīng)有哪幾種？各有哪些光電器件？ 物質(zhì)在光的作用下釋放出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。 光電效應(yīng)又分為外光電效應(yīng)（如光電發(fā)射效應(yīng)）和內(nèi)光電效應(yīng)（如光電導(dǎo)效應(yīng)和光伏效應(yīng)）。 當(dāng)半導(dǎo)體材料受 光照時，由于對光子的吸收引起載流子濃度的增大，因而導(dǎo)致材料電導(dǎo)率的增大，這種現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)。光敏電阻、光導(dǎo)探測器
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