光電子技術作業(yè)解答-展示頁
2024-07-28 21:26本頁面
【正文】 溫為T。 因而有： （2）將（2）式代入（1）式得到： （3）為求最大照度，對（3）式求導并令其等于零，計算得：因而，當高度為時書上的照度最大。 賴老師的課到期中考試為止一共有9次作業(yè)，依次分別由馮成坤、饒文濤、黃善津、劉明凱、鄭致遠、黃瑜、陳奕峰、周維鷗和陸錦洪同學整理，謹此致謝！作業(yè)一：桌上有一本書，書與燈至桌面垂直線的垂足相距半米。若燈泡可上下移動，燈在桌上面多高時，書上照度最大？（假設 燈的發(fā)光強度各向通性，為I0）解：設書的面積為dA，則根據(jù)照度的定義公式： （1） 其中為上圖所示的立體角。設HeNe激光器中放電管直徑為1mm，發(fā)出波長為6328埃的激光束，全發(fā)散角為q=103rad，輻射通量為3mW，視見函數(shù)取 V(6328)=，求： （1）光通量，發(fā)光強度，沿軸線方向的亮度？ （2）離激光器10米遠處觀察屏上照明區(qū)中心的照度？ （3）若人眼只宜看一熙提的亮度，保護眼鏡的透射系數(shù)應為多少？ 解：（1）光通量： 發(fā)光強度： 亮度： （2）由題意知，10米遠處的照明區(qū)域直徑為： 從而照度為：（3）透射率：作業(yè)二說明藍色火焰與黃色火焰的色溫誰高，為什么？答：色溫是用黑體的溫度來標度普通熱輻射源的溫度。 由維恩位移定律（其中），可知，峰值波長與溫度成反比，峰值波長隨溫度升高而藍移。何謂標準照明體與標準光源? 初級和次級標準光源?答：標準照明體指特定的光譜功率分布。常用標準光源有三種：黑體、鎢帶燈、鎢管燈。 說明氣體放電發(fā)光的工作原理? 假設氣體放電燈中所充工作氣體的激發(fā)態(tài)與基態(tài)能量差為2eV，則此燈發(fā)什么顏色光？答：氣體放電指電流通過氣體媒質時產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。氣體放電燈結構：放電氣體、陰極、陽極和玻璃罩氣體放電發(fā)光的基本過程：①、初始電子加速②、加速電子與氣體分子碰撞，能量傳給氣體分子，使其激發(fā)、躍遷到高能級③、受激發(fā)分子返回基態(tài)時，發(fā)射光子，即發(fā)光。 高壓氣體放電燈與低壓氣體放電燈的光譜特點？答：高壓氣體放電燈因為其氣壓大于一個大氣，相鄰原子接近，原子之間的相互作用加強，導致工作氣體的原子或分子譜線展寬，并迭加在較強的連續(xù)背景光譜上。通常發(fā)光效率隨壓力增加而提高。其光譜特點是表現(xiàn)為工作原子或分子的發(fā)射譜線，即單個原子的線狀光譜，帶有明顯的特征顏色，顯色性不好。當鹵鎢化合物擴散到較熱的鎢絲周圍區(qū)域時分解，釋放出來的鎢沉積在燈絲上，而鹵素擴散到溫度較低的泡壁區(qū)域在繼續(xù)與鎢化合，形成鎢的再生循環(huán)。作業(yè)三產(chǎn)生激光的必要充分條件？四能級激光器的工作閾值為何低？ 解：（1）、產(chǎn)生穩(wěn)定激光輸出地條件如下：必要條件：至少為三能級體系，能夠實現(xiàn)粒子數(shù)反轉 。（2）對于四能級系統(tǒng)（的躍遷），能級幾乎為空，即，故有：能級布居數(shù)的衰減由的抽運補償，有：故其閾值抽運強度為： （1）對三能級系統(tǒng)（的躍遷），在粒子數(shù)反轉不大時，有：能級中的布居數(shù)的減少由的抽運補償：即： （2）比較（1）、（2）兩式，可發(fā)現(xiàn)四能級系統(tǒng)的抽運閾值多了一個激發(fā)因子：，而且。何為激光的橫模與縱模？答：橫模：指光束橫截面上的能量分布。 縱模：指激光器振蕩的一個頻率或該頻率電磁波在諧振腔內形成的駐波的能量分布模式。比較紅寶石激光器與Nd:YAG激光器的性能？解：如表：紅寶石激光器Nd：YAG激光器工作物質（重量比），具有弱雙折射 (原子百分比)，具有各向同性能級結構三能級系統(tǒng)（）四能級系統(tǒng)（）輸出波長，倍頻后可輸出的光。偏振垂直于光軸，為o光泵浦特性閾值較高，用脈沖氙燈，輔以橢圓聚光腔。常用氪燈泵浦，輔以橢圓聚光腔。作業(yè)四1． mm波長輸出？激光輸出頻率為何漂移？如何穩(wěn)定？答：（1）氦氖激光器的工作物質是Ne, He作為輔助氣體。通過兩端電極的高壓作用產(chǎn)生輝光放電。He的2S態(tài)中的21S態(tài)23S態(tài)分別與Ne的2S和 3S態(tài)能量非常接近，通過碰撞的形式引起能量的共振轉移，使Ne的2S和 3S態(tài)得到激發(fā)。Ne的受激發(fā)射可以發(fā)出3種波長：, , 。亦可利用軸向非均勻磁場產(chǎn)生塞曼效應。結果是使得由這些參數(shù)確定的頻率發(fā)生漂移。a. 利用低膨脹系數(shù)的材料制造腔管b. 將諧振腔的腔鏡固定在殷鋼等低膨脹系數(shù)材料的支架上。 2. 何謂準分子？準分子激光的能級結構？為何準分子激光的頻譜較寬？如何泵浦？答：（1） 準分子是一種束縛在電子受激態(tài)中的分子。（2） 能級結構如右圖 （3） 雖然準分子的能級結構有利于形成粒子數(shù)反轉，但由于基態(tài)的不穩(wěn)定性，躍阡能量有一定的范圍，頻譜較寬。一般采用高強度短脈沖電子束激勵。（詳細請參閱課本p95）3. 染料激光器中激光“猝滅”指什么？如何消除？ 答：（1）“猝滅”簡而言之就是染料對自身所發(fā)出的激光的再吸收而導致激光無法起振。 故單重態(tài)和三重態(tài)之間的躍遷是禁戒的。由于, 則由S1224。當T1壽命tT tST (S和T系間交叉速率)， T1會堆積大量粒子，大量吸收熒光，從而出現(xiàn)“猝滅”。（詳見課本p101）作業(yè)五何謂激光器的Q值？調Q實質上是調節(jié)什么？答： Q指諧振腔的品質因素，它定義為腔內存儲的能量與每秒中損耗的能量
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