光电技术习题讲解分解
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1、设受光表面的光照度为100lx ,能量反射系数0.6,求该表面的光出射度和光亮度(假定该表面为朗伯辐射体)。
(θcos dS dI L vv =)解:设受光表面光谱反射率相同,则每单位表面反射的光通量为601006.0=⨯==入反ρφφLm/m 2这也就是该表面的光出射度M v。
对朗伯辐射体,其光亮度v L 与方向无关,沿任意方向(与法线方向成θ角)的发光强度θI 与法线方向发光强度0I 之间的关系为θθcos 0I I = 每单位面积辐射出的光通量除以π即为其光亮度:1.1914.360cos 1======πφθv S v v v dSdI dS dI L C d /m 2sr 附:朗伯体法向发光强度I 0与光通量v Φ的关系 由定义,发光强度ΩΦ=d d I v,所以在立体角Ωd 内的光通量:ϕθθθd d I Id d v sin cos 0=Ω=Φ在半球面内的光通量 ⎰⎰==Φπππϕθθθ2002/0sin cos I d d Iv2、计算电子占据比F E 高2KT 、10KT 的能级的几率和空穴占据比F E 低2KT 、10KT 能级的几率。
解:能量为E 的能级被电子占据的概率为)exp(11)(kTE E E f Fn -+=E 比E f 高2kT 时,电子占据比:1192.011)2exp(112=+=+=ekTkT f e E 比E f 高10kT 时,电子占据比:5101054.411-⨯=+=e f eE 比E f 低2kT 时,空穴占据比:1192.011)exp(112=+=-+=e kTE E f f pE 比E f 低10kT 时,空穴占据比:5101054.411-⨯=+=e f p3、设N -Si 中310105.1-⨯=cm n i ,掺杂浓度31610-=cm N D ,少子寿命s μτ10=。
如果由于外界作用,少子浓度P =0(加大反向偏压时的PN 结附近就是这种情况),问这时电子一空穴的产生率是多少?(复合率τPR ∆=,当复合率为负值时即为产生率)解:在本征硅中,2021025.2⨯==ii in p n ,在N 型硅中,少子浓度:4162021025.21011025.2⨯=⨯⨯==d i N n P产生率为: R `=9641025.210101025.2⨯=⨯⨯=∆-=--τP R每秒钟每立方厘米体积内可产生2.25×109个。
教材:安毓英,刘继芳,李庆辉编著《光电子技术》,北京:电子工业出版社,2002《光电子技术》习题解答习 题11.1 设在半径为R c 的圆盘中心法线上,距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ,如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
解答:根据辐射功率的定义及立体角的计算公式:ΩΦd d ee I =,202πd l R c =Ω 202e πd d l R I I c e e ==ΩΦ1.2 如图所示,设小面源的面积为∆A s ,辐射亮度为L e ,面源法线与l 0的夹角为θs ;被照面的面积为∆A c ,到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角,试计算小面源在∆A c 上产生的辐射照度。
第1题图第2题图用定义r r e e A dI L θ∆cos =和A E ee d d Φ=求解。
1.4 霓虹灯发的光是热辐射吗? 不是热辐射。
是电致发光。
1.6 从黑体辐射曲线图可以看出,不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出常数=T m λ。
这一关系式称为维恩位移定律,其中常数为2.898⨯10-3m ∙K 。
解答:普朗克热辐射公式求一阶导数,令其等于0,即可求的。
教材P81.7 黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。
试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比,即4T ⨯=常数M这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律,其中常数为5.67⨯10-8W/m 2K 4 解答:教材P9,并参见大学物理相关内容。
1.9常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。
你知道这是按什么区分的吗?按色温区分。
1.10 dv v ρ为频率在dv v v +~间黑体辐射能量密度,λρλd 为波长在λλλd +~ 间黑体辐射能量密度。
已知 ()[]1exp 833-=T k hv c hv B v πρ ,试求λρ。
教材:安毓英,刘继芳,李庆辉编著《光电子技术》,北京:电子工业出版社,2002《光电子技术》习题解答习 题11.1 设在半径为R c 的圆盘中心法线上,距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ,如图所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
解答:根据辐射功率的定义及立体角的计算公式:ΩΦd d ee I =,202πd l R c =Ω 202e πd d l R I I c e e ==ΩΦ1.2 如图所示,设小面源的面积为∆A s ,辐射亮度为L e ,面源法线与l 0的夹角为θs ;被照面的面积为∆A c ,到面源∆A s 的距离为l 0。
若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角,试计算小面源在∆A c 上产生的辐射照度。
第1题图第2题图用定义rr ee A dI L θ∆cos =和A E ee d d Φ=求解。
1.4 霓虹灯发的光是热辐射吗? 不是热辐射。
是电致发光。
1.6 从黑体辐射曲线图可以看出,不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。
试由普朗克热辐射公式导出常数=T m λ。
这一关系式称为维恩位移定律,其中常数为2.898⨯10-3m •K 。
解答:普朗克热辐射公式求一阶导数,令其等于0,即可求的。
教材P81.7 黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。
试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比,即4T ⨯=常数M这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律,其中常数为5.67⨯10-8W/m 2K 4 解答:教材P9,并参见大学物理相关内容。
1.9常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。
你知道这是按什么区分的吗?按色温区分。
1.10 dv v ρ为频率在dv v v +~间黑体辐射能量密度,λρλd 为波长在λλλd +~ 间黑体辐射能量密度。
已知 ()[]1exp 833-=T k hv c hv B v πρ ,试求λρ。