光電技術(shù)復(fù)習(xí)資料

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1、光電技術(shù)復(fù)習(xí)資料一、回答問題：1、何謂光源的色溫？輻射源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光的顏色相同，則黑體的這一溫度稱為該輻射源的色溫。2、費(fèi)米能級(jí)的物理意義是什么？在絕對(duì)零度，電子占據(jù)費(fèi)米能級(jí)以下的能級(jí)，而以上的能級(jí)是空的，不被電子占據(jù)。溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，費(fèi)米能級(jí)的電子占據(jù)率為50%，比費(fèi)米能級(jí)能量高得愈多的能級(jí)，電子的占據(jù)概率愈小。3、寫出輻射度量學(xué)的基本物理量，并說明它們的定義。輻射能：以輻射的形式發(fā)射、傳播或接受的能量。輻射通量：以輻射形式發(fā)射、傳播或接受的功率。輻射強(qiáng)度：在給定方向上的單位立體角內(nèi)，離開點(diǎn)輻射源的輻射通量。輻射出射度：面輻射源表面單位

2、面積上發(fā)射的輻射通量。輻射照度：接受面上單位面積所照射的輻射通量。輻射亮度：輻射源表面一點(diǎn)處的面元在給定方向上的輻射強(qiáng)度除以該面元在垂直于該方向的平面上的正投影面積。光譜輻射量：輻射源發(fā)出的光在波長λ處的單位波長間隔內(nèi)的輻射物理量。4、寫出光度學(xué)系統(tǒng)的基本物理量，并說明它們的定義。光量：以可見光的形式發(fā)射、傳播或接受的光的多少的量度。光通量：單位時(shí)間內(nèi)，以可見光的形式發(fā)射、傳播或接受的光量。光強(qiáng)度：在給定方向上的單位立體角內(nèi)，離開點(diǎn)光源的光通量。光出射度：面光源表面單位面積上發(fā)射的光通量。光照度：接受面上單位面積所照射的光通量。光亮度：輻射源表面一點(diǎn)處的面元在給定方

3、向上的光強(qiáng)度除以該面元在垂直于該方向的平面上的正投影面積。5、什么是光譜光視效率（視見函數(shù)）？國際照明委員會(huì)根據(jù)對(duì)許多人的大量觀察結(jié)果，確定了人眼對(duì)各種波長光的平均相對(duì)靈敏度，稱為“標(biāo)準(zhǔn)光度觀察者”光譜光視效率或光視見函數(shù)。光譜光視效率分明視覺光譜光視效率（光強(qiáng)度大于3坎德拉）和暗視覺光譜光視效率（光強(qiáng)度小于0.001坎德拉），分別用和表示。一般來說，光度學(xué)量和對(duì)應(yīng)的輻射度量學(xué)量之間有如下關(guān)系：式中是光度學(xué)量，是對(duì)應(yīng)的輻射度量學(xué)量。等于68327Lm/W，稱為明視覺最大光譜光視效能，它表示人眼對(duì)波長為555nm的光輻射所產(chǎn)生的視覺刺激值。積分上下限表示該積分從0.3

4、9nm到0.78nm之間進(jìn)行。6、發(fā)光強(qiáng)度的單位——坎德拉，是國際單位制中七個(gè)基本單位之一。給出它的科學(xué)含義及操作性定義。它相當(dāng)于1lm的光通量均勻照射在1㎡面積上所產(chǎn)生的光照度科學(xué)定義：光源發(fā)出頻率為540×1012Hz的單色輻射，在給定方向上的輻射強(qiáng)度為1/683WSr-1時(shí)，在該方向上發(fā)光強(qiáng)度為1cd。操作性定義：在101325牛頓/平方米的壓力下，處于鉑凝固點(diǎn)溫度（2024K）的絕對(duì)黑體的1/600000平方米表面沿法線方向的發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉（其亮度為60熙提，1熙提=1燭光/厘米）。7、什么是朗伯輻射體？在任意發(fā)射方向上輻射亮度不變的表面，即對(duì)任何θ角為

5、恒定值（理想輻射表面）。朗伯輻射表面在某方向上的輻射強(qiáng)度與該方向和表面法線之間夾角的余弦成正比。8、寫出黑體輻射的基爾霍夫定律。所有物體的光譜輻射出射度與吸收比的比值是相同的，并等于絕對(duì)黑體的光譜輻射出射度。9、說明維恩位移定律、斯蒂芬——玻爾茲曼定律與普朗克黑體輻射公式之間的關(guān)系。普朗克黑體輻射公式：（一）維恩位移定律令：，得：mmK。這就是維恩位移定律。（二）斯蒂芬——玻爾茲曼定律式中，Wcm-2K-410、寫出光源的基本特性參數(shù)。（1）輻射效率和發(fā)光效率（2）光譜功率分布（3）空間光強(qiáng)分布（4）光源的色溫27（5）光源的顏色11、光電探測器常用的光源有哪些？熱

6、輻射光源：太陽；白熾燈，鹵鎢燈；黑體輻射器（模擬黑體，動(dòng)物活體）。氣體放電光源：汞燈，鈉燈，氙燈，熒光燈等。固體發(fā)光光源：場致發(fā)光燈，發(fā)光二極管等。激光器：氣體激光器，固體激光器，染料激光器，半導(dǎo)體激光器等。12、畫出發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖并說明其工作原理。SiO2鋁電極背電極PN＋－題12圖發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)圖發(fā)光二極管的基本結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體P-N結(jié)。工作原理：n型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是電子，p型半導(dǎo)體中多數(shù)載流子是空穴。P-N結(jié)未加電壓時(shí)構(gòu)成一定勢(shì)壘。加正向偏壓時(shí)，內(nèi)電場減弱，p區(qū)空穴和n區(qū)電子向?qū)Ψ絽^(qū)域的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)相對(duì)加強(qiáng)，構(gòu)成少數(shù)載流子的注入，從而p-n結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子

7、和價(jià)帶空穴的復(fù)合，復(fù)合中產(chǎn)生的與材料性質(zhì)有關(guān)的能量將以熱能和光能的形式釋放。以光能形式釋放的能量就構(gòu)成了發(fā)光二極管的光輻射。13、說明發(fā)光二極管的基本特性參數(shù)有哪些。（1）量子效率：1）內(nèi)發(fā)光效率：PN結(jié)產(chǎn)生的光子數(shù)與通過器件的電子數(shù)的比例。2）外發(fā)光效率：發(fā)射出來的光子數(shù)與通過器件的電子數(shù)的比例。（2）發(fā)光強(qiáng)度的空間分布：（3）發(fā)光強(qiáng)度與電流關(guān)系：電壓低于開啟電壓時(shí)，沒有電流，也不發(fā)光。電壓高于開啟電壓時(shí)顯示出歐姆導(dǎo)通性。在額定電流范圍內(nèi)，發(fā)光強(qiáng)度與通過的電流成正比。（4）光譜特性：發(fā)射功率隨光波波長（或頻率）的變化關(guān)系。（5）響應(yīng)時(shí)間：從注入電流到發(fā)光二極管