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光电子技术及应用计算题VIP免费

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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...

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