光电子技术及应用计算题VIP免费

1、普朗克辐射定律黑体为理想的余弦辐射体，其光谱辐射出射度Me,s,λ（角标“s”表示黑体）由普朗克公式表示为：式中，k为波尔兹曼常数；h为普朗克常数；T为绝对温度；c为真空中的光速。上式表明，黑体表面向半球空间发射波长为λ的光谱，其辐射出射度Me,s,λ是黑体温度T和波长λ的函数，这就是普朗克辐射定律。2、斯忒藩-波尔兹曼定律将黑体的普朗克公式对波长λ求积分，得到黑体发射的总辐射出射度：式中，σ是斯特藩-波尔兹曼常数，它由下式决定：可见，Me,s与T的四次方成正比，这就是黑体辐射的斯忒藩-波尔兹曼定律。3、维恩位移定律将黑体的普朗克公式对波长λ求微分后令其等于0，则可以得到峰值光谱辐射出射度所对应的波长λm与绝对温度T的关系为：可见，峰值光谱辐出度对应的波长与绝对温度的乘积是常数。当温度升高时，峰值光谱辐射出射度对应的波长向短波方向位移，这就是维恩位移定律。将式λm代入普朗克公式，得到黑体的峰值光谱辐出度：以上三个定律统称为黑体辐射定律。###########################################################1、在卫星上测得大气层外太阳光谱的最高峰值在0.465μm处，若把太阳作为黑体，试计算太阳表面的温度及其峰值光谱辐射出射度Me,s,λm。【解】：（K）（4分）峰值光谱辐射出射度为：2、在距离标准钨丝灯2m远处放置一个照度计探头，已知探头的光敏面积为0.5cm2，若照度计测得的最大照度为100(lx)。试求：（1）标准钨丝灯在该方向的发光强度？（2）它所发出的总光通量？（3）所发出的总辐射通量？【解】：（1）先计算光电探头对标准钨丝灯所张的立体角：再计算光电探头所接收的光通量：（lm）计算灯在该方向上的发光强度：（cd）（2）灯所发出的总光通量为：（3）灯所发出的总辐射通量为：3、将标准钨丝灯为黑体时，试计算它的峰值辐射波长，峰值光谱辐射出射度和它的总辐射出射度。【解】：标准钨丝灯的温度为TW=2856K，因此它的峰值辐射波长为：(μm)峰值光谱辐射出射度为：=1.309×28565×10-15≈248.73总辐射出射度为4、假设将人体作为黑体，正常人体温的为36.5℃。计算：（1）正常人体所发出的辐射出射度为多少W/m2？（2）正常人体的峰值辐射波长为多少μm？峰值光谱辐射出射度Me,s,λm为多少（3）人体发烧到38℃时峰值辐射波长为多少？发烧时的峰值光谱辐射出射度Me,s,λm又为多少？【解】：（1）人体正常体的绝对温度为T=36.5+273=309.5（K），根据斯特藩-波尔兹曼辐射定律，正常人体所发出的辐射出射度为：（2）由维恩位移定律，正常人体的峰值辐射波长为：≈9.36μm峰值光谱辐射出射度为：≈3.72（3）人体发烧到38℃时峰值辐射波长为：发烧时的峰值光谱辐射出射度为：≈3.81#############################1、什么是三基色原理？彩色重现是什么含义？√【答】三基色具有独立性，三基色中任何一色都不能用其余两种色彩合成。三基色具有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比例混合出来，并且混合后得到的颜色数目最多。人眼的三种感色细胞——感红细胞、感绿细胞、感蓝细胞，具有合色的能力。当一复色光刺激人眼时，人眼感色细胞可将其分解为红光、绿光、蓝光三种单色光，然后混合成一种颜色。正是由于这种合色能力，才能识别除红、绿、蓝三色之外的更大范围的颜色。（Page76-77）2、简述液晶的种类和特点。√【答】液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。熔致液晶要溶解在水或有机溶剂中才显示出液晶态，液晶受控于浓度条件。热致液晶则要在一定的温度范围内才呈现出液晶态，液晶光电效应受温度条件控制。（Page91-92）3、简述等离子显示的主要发展水平和研究动向。4、简述PN结电致发光原理。√【答】当在PN结施加正向电压时，会使势垒高度降低，耗尽层减薄，能量较大的电子和空穴分别注入到P区或N区，同P区的空穴和N区的电子复合，同时以光的形式辐射出多余的能量。（Page88）5、已知GaAs禁带宽度为1.4eV，求GaAs的LED的峰值波长。而实测GaAs的LED的峰值波长为1127nm，为什么？√【答】峰值响应波长取决于制造光敏电阻所用半导体材料的禁带宽度，其值可由下式估算：（Page160）因为在光电半导体中，杂质和晶格缺陷所形成的...