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《光電子技術(shù)書后答案》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、習(xí)題1I.設(shè)在半徑為&的圓盤中心法線上，距盤圓中心為人）處有一個(gè)輻射強(qiáng)度為厶的點(diǎn)源S,如圖所示。試計(jì)算該點(diǎn)源發(fā)射到盤圓的輻射功率。思路分析：要求侖由公式Ee=^dAd￡l都和侖有關(guān)，根據(jù)條件，都可求出。解題過程如下:法一故：Q=『E,dA又：Ee=^法二2.如圖所示，設(shè)小面源的面積為輻射亮度為乙，面源法線與h的夾角為％被照面的面積為AAc，到面源AA,的距離為乩若仇為輻射在被照面AAc的入射角，試計(jì)算小面源在AAc上產(chǎn)生的輻射照度。思路分析：若求輻射照度&，則應(yīng)考慮公式E嚴(yán)乂。又題目可知缺少4則該考慮如何求Teo
2、通過課本上的知識(shí)可以想到公式,通過積分則可出L。解dScos0題過程如下:dirA4V由―以可得曰°Ws%S=厶小陰，故:Lcos3AA^C?J3?假設(shè)有一個(gè)按郎伯余弦定律發(fā)射輻射的大擴(kuò)展源（如紅外裝置面對(duì)的天空背景），其各處的輻亮度厶均相同。試計(jì)算該擴(kuò)展源在面積為外的探測(cè)器表面上產(chǎn)生的輻照度。解：輻射亮度定義為面輻射源在某一給定方向上的輻射通量，因?yàn)橛嘞逸椛潴w的輻射亮度為L=如=厶°dSeo得到余弦輻射體的面元dS向半空間的輻射通量為dp,=L（心兀dS=Le7rdS又因?yàn)樵谳椛浣邮彰嫔系妮椛湔斩榷x為照射在面
3、元上的輻射通量d①°與該面元d①的而積dA之比，即乙=—edA所以該擴(kuò)展源在面積為勺的探測(cè)器表面上產(chǎn)生的輻照度為Ee=也色單位是4W/m24.霓虹燈發(fā)的光是熱輻射嗎？答：霓虹燈發(fā)光是以原子輻射產(chǎn)生的光輻射，屬于氣體放電，放電原理后面章節(jié)會(huì)涉及到。而熱輻射是指由于物體中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象。因此霓虹燈放電不屬于熱輻射。5剛粉刷完的房間從房外遠(yuǎn)處看，它的窗口總顯得特別黑暗，這是為什么？解：因?yàn)閯偡鬯⑼甑姆縄'可需要吸收光線，故從房外遠(yuǎn)處看它的窗口總顯得特別黑暗6.從黑體輻射曲線圖可以看出，不同溫度
4、下的黑體輻射曲線的極大值處的波長心隨溫度T的升高而減小。試由普朗克熱輻射公式導(dǎo)岀47=常數(shù)。這一關(guān)系式稱為維恩位移定律，其中常數(shù)為2.898x103nrKo思路分析:由公式S）吟站可知，若要求得/1,”，可對(duì)MeA（T）進(jìn)行求偏解得:九T=2.898x10*加?K。得證導(dǎo)。證明過程如下:C
5、證明：A/a(T)=^^—%(巧3/116.黑體輻射曲線卜?的面積等于在相應(yīng)溫度下黑體的輻射出射度Mo試由普朗克熱輻射公式導(dǎo)出M與溫度T的四次方成正比，即M=常數(shù)*T4這一關(guān)系式被稱為斯忒藩一玻爾茲曼定律，其小常數(shù)為5.67*
6、10-8W（m2-K4）o解：黑體處于溫度T時(shí)，在波長2處的單色輻射111射度有普朗克公式給111：-.27rhc2e"A5[exp（/zc/AkB）-1]式中力為普朗克常數(shù)，c為真空中光速，心為玻爾茲曼常數(shù)。令C=27ThcC2=%則上式可改寫為A/価GA5[exp(C2/AT)-l]將此式積分得ooOO[3*贏況）一嚴(yán)=打此即為斯忒藩—玻爾2兀he，茲曼定律。式中CT=2龍咲:15/?3c2=5.670x1O'8J//n2eS>k4為斯忒藩一玻爾茲曼常數(shù)。7.宇宙大爆炸遺留在宇宙空間的均勻背景熱輻射相當(dāng)于
7、3K黑體輻射。（1）此輻射的單色輻射出射度在什么波長下有意義？（2）地球表面接收到此輻射的功率是多大？解：答（1）由維恩位移定律人丁=2897.9（“加快）得兄二28；7.9=965.97屮n瞠和普朗克公式Mm=dSC25[exp(C2/AT)-l]及地球面積S=4ttR2得出地球表面接收到此輻射的功率。6.常用的彩色膠卷一般分為日光型和燈光型。你知道這是按什么區(qū)分的嗎?答：FI光型和燈光型是按色溫來區(qū)別的。為了表示一個(gè)熱輻射光源所發(fā)出光的光色性質(zhì),常用到色溫度這個(gè)量，單位為K。色溫度是指在規(guī)定兩波長具有與熱輻
8、射光源的輻射比率相同的黑體的溫度。10.久岔為頻率在vD(v+^/v)間黑體輻射的能量密度，0必為波長在AUdA間黑體輻射能量密度。已知pv=8^/zv3/c3[exp(/zv/kBT)-1],試求門。解：由pvdv=pAdA得11?如果激光器和微波激射器分別在2=io“加，A=500/im和d=3000MHz輸出iw連續(xù)功率，問每秒鐘從激光上能級(jí)向下能級(jí)躍遷的粒子數(shù)是多少？由能量守恒可得：nhv=iWn=-^―hvr7y1f)8當(dāng)/i=10um時(shí)，Vx=—==3x10"'1&lOxlO-6n,——=—=5.03
9、x10191hu、6.626x10-34x3x1013當(dāng)A=500nm時(shí),3xl08一500><10一9=6xl014當(dāng)t>=3000M時(shí)116.626x10_34x6x1014=2.51x10*J__1hv~e^exio-^xsxio9=5.02x1023?■12.設(shè)一對(duì)激光能級(jí)為E.和E](g=g^f相應(yīng)頻率為u(波長為Q),各能級(jí)上的粒子數(shù)為兀2和兀
10、，求：(1)當(dāng)
