光电技术复习资料2.0版
46页1、1、何谓光源的色温?辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同,则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。2、费米能级的物理意义是什么?在绝对零度,电子占据费米能级以下的能级,而以上的能级是空的,不被电子占据。温度高于绝对零度时,费米能级的电子占据率为50%,比费米能级能量高得愈多的能级,电子的占据概率愈小。3、写出辐射度量学的基本物理量,并说明它们的定义。辐射能:以辐射的形式发射、传播或接受的能量。辐射通量:以辐射形式发射、传播或接受的功率。辐射强度:在给定方向上的单位立体角内,离开点辐射源的辐射通量。辐射出射度:面辐射源表面单位面积上发射的辐射通量。辐射照度:接受面上单位面积所照射的辐射通量。辐射亮度:辐射源表面一点处的面元在给定方向上的辐射强度除以该面 元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。 光谱辐射量:辐射源发出的光在波长处的单位波长间隔内的辐射物理量。4、写出光度学系统的基本物理量,并说明它们的定义。光量:以可见光的形式发射、传播或接受的光的多少的量度。光通量:单位时间内,以可见光的形式发射、传播或接受的光量。光强度:在给定方向上的单位立体角内,离开点光源的光通量。光出射
2、度:面光源表面单位面积上发射的光通量。光照度:接受面上单位面积所照射的光通量。光亮度:辐射源表面一点处的面元在给定方向上的光强度除以该面元在 垂直于该方向的平面上的正投影面积。5、什么是光谱光视效率(视见函数)?国际照明委员会根据对许多人的大量观察结果,确定了人眼对各种波长光的平均相对灵敏度,称为“标准光度观察者”光谱光视效率或光视见函数。光谱光视效率分明视觉光谱光视效率(光强度大于3坎德拉)和暗视觉光谱光视效率(光强度小于0.001坎德拉),分别用和表示。一般来说,光度学量和对应的辐射度量学量之间有如下关系:式中是光度学量,是对应的辐射度量学量。等于683 Lm/W,称为明视觉最大光谱光视效能,它表示人眼对波长为555 nm的光辐射所产生的视觉刺激值。积分上下限表示该积分从0.39 nm到0.78 nm之间进行。6、发光强度的单位坎德拉,是国际单位制中七个基本单位之一。给出它的科学含义及操作性定义。它相当于1lm的光通量均匀照射在1面积上所产生的光照度 科学定义:光源发出频率为5401012Hz的单色辐射,在给定方向上的辐射强度为1/683W Sr-1时,在该方向上发光强度为1cd。
3、 操作性定义: 在101325牛顿/平方米的压力下,处于铂凝固点温度(2024K)的绝对黑体的1/600000平方米表面沿法线方向的发光强度为1坎德拉(其亮度为60熙提,1熙提=1烛光/厘米)。7、什么是朗伯辐射体?在任意发射方向上辐射亮度不变的表面,即对任何角为恒定值(理想辐射表面)。朗伯辐射表面在某方向上的辐射强度与该方向和表面法线之间夹角的余弦成正比。 8、写出黑体辐射的基尔霍夫定律。所有物体的光谱辐射出射度与吸收比的比值是相同的,并等于绝对黑体的光谱辐射出射度。9、说明维恩位移定律、斯蒂芬玻尔兹曼定律与普朗克黑体辐射公式之间的关系。 普朗克黑体辐射公式: (一)维恩位移定律令:,得:mm K。这就是维恩位移定律。 (二)斯蒂芬玻尔兹曼定律 式中,W cm-2 K-4 10、写出光源的基本特性参数。(1)辐射效率和发光效率在给定波长范围内,某一光源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需的电功率之比,称为光源在规定光谱范围内的辐射效率,于是 如果光电探测量系统的光谱范围为12,那么应经可能选用较高的光源。某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需要的电功率之比,就是该光源的光效率,即
4、 单位为lm/W。在照明领域或光度量系统中,一般应选用较高的光源。(2)光谱功率分布不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率,常用光谱功率分布来描述。(3)空间光强分布:对于各向异性光源,其发光强度在空间各方向上是不相同的。若在空间某一截面上,自原点向各径向取矢量,矢量的长度与该方向的发光强度成正比。将各矢量的端点连起来,就得到光源在该截面上的发光强度曲线,即配光曲线。(4)光源的色温:辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同,则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。(5)光源的颜色光源的颜色包含了俩方面的含义,即色表和显色性。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表。当用这种光源照射物体时,物体呈现的颜色与物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性,称为该光源的显色性。11、光电探测器常用的光源有哪些?热辐射光源:太阳;白炽灯,卤钨灯;黑体辐射器(模拟黑体,动物活体)。气体放电光源:汞灯,钠灯,氙灯,荧光灯等。固体发光光源:场致发光灯,发光二极管等。SiO2铝电极背电极PN题12图发光二极管的结构图激光器:气体激光器,固体激光器,染料激光器,半导体激光器等。12、画出发
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