科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案 第一章VIP免费

1CollegeOfOptoelectricScienceandEngineering光电科学与工程学院科学出版社《光电技术》第1版习题与思考题及参考解答第1章光辐射探测的理论基础1-1若取X射线的波长为10-4μm，分别计算X射线和太赫兹波光子能量范围。设想用太赫兹波进行人体透视检查，对人体有没有副作用？为什么？解：由公式1.24hcελλ==可知：波长为10-4μm的X射线对应的光子能量为1.24×104eV。太赫兹波的波长范围为30~3000μm，故太赫兹波光子能量范围为4.13×10-4~4.13×10-2eV。太赫兹波光子能量远远小于X射线能量，若用太赫兹波进行人体透视检查，对人体几乎无副作用。1-2*用目视观察发射波长分别为435.8nm和546.1nm的两个发光体，它们的亮度相同，均为3cd／m2。如果在这两个发光体前分别加上透射比为10-4的光衰减器，问此时目视观察的亮度是否相同?为什么?（提示：利用图1-5分析）解：加上光衰减器前后，目视观察的亮度不相同，原因如下：未放衰减器时，两发光体目视亮度相同，即()()1V2V435.8nm546.1nmLL=，或者()()()()1e12e2435.8nm435.8nm638lm/W546.1nm546.1nm638lm/WLVLV×=×(1.1)放入衰减器后，亮度降低到3×10-4cd／m2<0.001cd／m2，此时光谱光视效率由明视效率曲线变为暗视效率曲线。由《光电技术》教材（以下简称教材）图1-5可知，暗视效率曲线相对于亮视效率曲线有一定程度的偏移，即()()()()1122435.8nm435.8nm546.1nm546.1nmVVVVλλλλ′′=→==→=由图1-5可看出()()()()1212546.1nm435.8nm546.1nm435.8nmVVVV≠′′因此式(1.1)暗视条件下不再成立，即()()1v2v435.8nm546.1nmLL′′≠1-3一支氦-氖激光器(波长为632.8nm)发出激光的功率为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。求该激光束的光亮度，并与太阳光在海平面的亮度比较。解：光束立体角：2π2600sinddπ/410srϕΩθθϕ−==×∫∫，其中，φ为光束平面发散角1mrad；放电毛细管横截面积：727.8510mS−=×；2CollegeOfOptoelectricScienceandEngineering光电科学与工程学院科学出版社《光电技术》第1版习题与思考题及参考解答激光束辐射亮度：112ee1.0110W/srmLSΦΩ==×⋅；查表教材1-2得：(625nm)0.32(635nm)0.22VVλλ====；0.30.22(632.8nm)0.327.80.24635625Vλ−=≈−×=−；所以，激光束光亮度为：112Ve(632.8nm)638lm/W5.3210cd/mLLVλ==×=×而阳光在海平面的光亮度为921121.610cd/m5.3210cd/m×<×。1-4一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m的高处，用照度计测得正下方地面上的照度为30lx，求出该白炽灯的光通量。解：该白炽灯的光通量为：2VV4π1.530lm845lmSEΦ=⋅=××=1-5*试证明：N型半导体受强光照射后突然停光，材料中的非平衡载流子随时间的变化关系为()()()1001ptprptΔ=ΔΔ+式中，()0pΔ为光照刚停时(t=0)的光生载流子浓度；r为电子-空穴复合概率。由此得到强注入条件下，载流子寿命为多少？它与弱注入条件时有何区别？解：由于：()()()()0000ddddptptrnntpptrnpttΔ−=−=+Δ+Δ−⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦受强光照射时，得到强注入，即()()00ntptnpΔ=Δ=�，有()()()022ddddptptrptrpttΔ−=−=Δ−解方程得：()()()1001ptprptΔ=ΔΔ+可见，在强注入条件下，载流子寿命不再为常数，而是随着光生载流子浓度的变化而变化。1-6对于N型半导体来说，以下说法正确的是（）：A费米能级靠近于价带顶；B空穴为多子；C电子为少子；D费米能级靠近导带底。3CollegeOfOptoelectricScienceandEngineering光电科学与工程学院科学出版社《光电技术》第1版习题与思考题及参考解答答：D。1-7为什么量子效率一般小于1，而光电增益可以大于甚至远大于1？二者有何区别？答：探测器对入射光子有反射、透射、散射等作用，使得并非全部的入射光子都能产生光电子，因此即使入射光子能量ghEν≥，实际的量子效率一般小于1；某些探测器内部含有增益结构，例如雪崩光电二极管和光电倍增管等，外电路中单位时间输出的电子数大于甚至远大于所产生的光子数，光电增益可以大于甚至远大于1。量子效率描述的是光电转换的初始过程，光电增益描述的是光电转换后光电子的输出过程。1-8PN结加正向偏压，不利于结...