光源辐射能(含思考题答案)
2023年新教材高中物理普朗克黑体辐射理论讲义新人教版选择性必修第三册
1．普朗克黑体辐射理论1．知道黑体与黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律及理论解释。
2．了解能量子假说，了解普朗克提出的能量子假说的意义，学习科学家的科学探究精神。
3．了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会能量量子化的提出对人们认识物质世界的影响。
知识点 1 黑体与黑体辐射1．黑体(1)定义：某种物体能够__完全吸收__入射的各种波长的电磁波而不发生__反射__，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
(2)黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。
(3)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的__温度__有关。
2．黑体辐射的实验规律(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有__增加__；(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长__较短__的方向移动。
知识点 2 能量子1．普朗克的假设组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的__整数倍__。
即能的辐射或者吸收只能是__一份一份__的。
这个不可再分的最小能量值ε叫作__能量子__。
2．能量子公式ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为__普朗克常量__。
h＝__6.626×10－34__ J·s。
(一般取h＝6.63×10－34J·s)3．能量的量子化微观粒子的能量是__量子化__的，或者说微观粒子的能量是__分立__的。
这种现象叫能量的量子化。
探究黑体辐射的规律┃┃情境导入__■黑体辐射电磁波的强度按波长的分布如图所示，当温度从1 300 K升高到1 700 K时，各种波长的电磁波的辐射强度怎么变？辐射强度极大值对应的波长如何变化？提示：变强；辐射强度极大值向波长较短的方向移动，即变短。
┃┃要点提炼__■黑体辐射的实验规律1．温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
2．随着温度的升高(1)各种波长的辐射强度都有增加；(2)辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
三度学习题与思考题(理论部分)
《辐射度、光度与色度及其测量》习题及思考题第一章辐射度量、光辐射度量基础1.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段？2.简述发光强度、亮度、光出射度、照度等定义及其单位。
3.试述辐射度量与光度量的联系和区别。
4.人眼视觉的分为哪三种响应？明暗和色彩适应各指什么？5.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度？6.试述人眼的分辨力的定义及其特点。
7.简述人眼对间断光的响应特性，举例利用此特性的应用。
8.人眼及人眼－脑的调制传递函数具有什么特点？9.描述彩色的明度、色调和饱和度是怎样定义的，如何用空间纺锤体进行表示？10.什么是颜色的恒常性、色对比、明度加法定理和色觉缺陷。
11.简述扬-赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立颜色学说。
12.朗伯辐射体是怎样定义的？其有哪些主要特性？13.太阳的亮度L＝1.9⨯109 cd/m2，光视效能K＝100，试求太阳表面的温度。
14.已知太阳常数(大气层外的辐射照度)E=1.95 cal/min/cm2，求太阳的表面温度(已知太阳半径R s=6.955⨯105 km，日地平均距离L=1.495⨯109 km)。
15.某一具有良好散射透射特性的球形灯，它的直径是20cm，光通量为2000lm，该球形灯在其中心下方l=2m处A点的水平面上产生的照度E等于40lx，试用下述两种方法确定这球形灯的亮度。
(1)用球形灯的发光强度；(2) 用该灯在A点产生的照度和对A点所张的立体角。
16.假定一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡在各方向均匀发光，求其发光强度。
17.有一直径d=50mm的标准白板，在与板面法线成45︒角处测得发光强度为0.5cd，试分别计算该板的光出射度M v、亮度L和光通量Φv。
18.一束光通量为620lm，波长为460nm的蓝光射在一个白色屏幕上，问屏幕上在1分钟内接受多少能量？19.一个25W的小灯泡离另一个100W的小灯泡1m，今以陆米－布洛洪光度计置于两者之间，为使光度计内漫射“白板”T的两表明有相等的光照度，问该漫射板T应放在何处？20.氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW，此光束的光通量为多少？若激光束的发散半角1mrad，放电毛细管的直径为1mm，并且人眼只能观看1cd/cm的亮度，问所戴保护眼镜的透射比应为多少？21.在离发光强度为55cd的某光源2.2m处有一屏幕，假定屏幕的法线通过该光源，试求屏幕上的光照度。
三度学习题与思考题
《辐射度、光度与色度及其测量》习题及思考题第一章辐射度量、光辐射度量基础1.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段？2.简述发光强度、亮度、光出射度、照度等定义及其单位。
3.试述辐射度量与光度量的联系和区别。
4.人眼视觉的分为哪三种响应？明暗和色彩适应各指什么？5.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度？6.试述人眼的分辨力的定义及其特点。
7.简述人眼对间断光的响应特性，举例利用此特性的应用。
8.人眼及人眼－脑的调制传递函数具有什么特点？9.描述彩色的明度、色调和饱和度是怎样定义的，如何用空间纺锤体进行表示？10.什么是颜色的恒常性、色对比、明度加法定理和色觉缺陷。
11.简述扬-赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立颜色学说。
12.朗伯辐射体是怎样定义的？其有哪些主要特性？13.太阳的亮度L＝1.9⨯109 cd/m2，光视效能K＝100，试求太阳表面的温度。
14.已知太阳常数(大气层外的辐射照度)E=1.95 cal/min/cm2，求太阳的表面温度(已知太阳半径R s=6.955⨯105 km，日地平均距离L=1.495⨯109 km)。
15.某一具有良好散射透射特性的球形灯，它的直径是20cm，光通量为2000lm，该球形灯在其中心下方l=2m处A点的水平面上产生的照度E等于40lx，试用下述两种方法确定这球形灯的亮度。
(1)用球形灯的发光强度；(2) 用该灯在A点产生的照度和对A点所张的立体角。
16.假定一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡在各方向均匀发光，求其发光强度。
17.有一直径d=50mm的标准白板，在与板面法线成45︒角处测得发光强度为0.5cd，试分别计算该板的光出射度M v、亮度L和光通量Φv。
18.一束光通量为620lm，波长为460nm的蓝光射在一个白色屏幕上，问屏幕上在1分钟内接受多少能量？19.一个25W的小灯泡离另一个100W的小灯泡1m，今以陆米－布洛洪光度计置于两者之间，为使光度计内漫射“白板”T的两表明有相等的光照度，问该漫射板T应放在何处？20.氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW，此光束的光通量为多少？若激光束的发散半角1mrad，放电毛细管的直径为1mm，并且人眼只能观看1cd/cm的亮度，问所戴保护眼镜的透射比应为多少？21.在离发光强度为55cd的某光源2.2m处有一屏幕，假定屏幕的法线通过该光源，试求屏幕上的光照度。
2019年整理上海光源用户辐射安全培训答案资料
上海光源用户安全测试第一版考试状态：未通过考试测试1、上海光源的射线装置包括A、直线加速器B、增强器C、储存环及光束线站D、电源柜2、上海光源的辐射管理区域不包括A、储存环及实验大厅B、加速器隧道内C、用户办公室D、光束线站棚屋内3、进入上海光源辐射管理区应注意：A、不得移动或搬离任何与辐射安全有关的设施B、佩戴个人剂量计C、警铃、警灯及广播等安全信号D、实验站的位置4、外照射辐射防护三原则不包括：A、时间B、距离C、辐射源D、屏蔽5、对上海光源光束线站的安全联锁系统，用户A、不修改但可以旁路B、可修改但不可旁路C、不修改和也不能旁路D、修改和旁路6、下列区域中，上海光源用户允许进入的只有：A、实验大厅B、内技术走廊C、储存环顶上D、增强器和直线加速器区域7、关于个人剂量计，不正确的是：A、可以借用他人B、佩戴在上半身，通常为左胸前C、损坏了不用赔偿D、可以带出上海光源8、正确的辐射紧急情况下对策可以有以下方式：A、联系近旁的辐射安全人员B、私自处理或擅自逃离C、按急停D、拨打应急专线21159、进入实验棚屋更换样品，正确的操作步骤为：A、按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮B、关SS2——按“开门”按钮——更换样品——实验棚屋搜索——按“关门”按钮C、关SS2——按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮10、有效完成棚屋搜索的正确操作步骤为：A、从最接近棚屋门口的搜索控制箱上的“搜索”按钮开始，依次按动棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈B、从最远离棚屋门口的搜索控制箱上的“搜索”按钮开始，依次按动棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈C、随便先从哪个搜索按钮开始都可以，只要把棚屋内的所有搜索按钮都按了一遍就可以了11、完成棚屋搜索之后，为了有效完成棚屋关门，在按动“关门”按钮的同时，人活动的范围应该为A、门外1米以外的区域B、可以自由活动12、上海光源主体有几个主要出入口（），有几个非经常出入口（）A、1，7B、2，6C、3，513、如果用户在实验区域发生火灾，用户应首先采取（）措施A、逃生B、待在原地C、躲进办公室14、如果用户处于实验区域的火灾烟雾中, 用户应采取（）的逃生措施A、湿毛巾蒙着口鼻，俯身跑向出入口B、围着火灾现场转15、电器设备在发生火灾时不应该用( )灭火A、水B、干粉16、在使用灭火器时，下列操作中哪项是错误的（）A、拨出插销B、将灭火器倒置C、握紧压把17、用户发现实验场所出现安全隐患，应采取怎样措施A、拨打消防技术安全组电话2116B、置之不理C、报告线站工艺组18、用户在主体线站区域内工作中，若遇有氧气浓度报警应采取（）措施A、检查氧气浓度报警器B、置之不理C、立即撤离到室外或通风良好处19、在实验大厅环路，部分低温管道和容器在操作过程中会有结霜现象，实验用户人员应采取（）措施A、不用手触摸低温设备B、随意乱动C、用手拆除结霜20、在起重机吊运物品过程中，用户（）A、不允许在吊件下面站立、停留及穿过B、可以在吊件下进行任何工作。
2019年整理上海光源用户辐射安全培训答案资料
上海光源用户安全测试第一版考试状态：未通过考试测试1、上海光源的射线装置包括A、直线加速器B、增强器C、储存环及光束线站D、电源柜2、上海光源的辐射管理区域不包括A、储存环及实验大厅B、加速器隧道内C、用户办公室D、光束线站棚屋内3、进入上海光源辐射管理区应注意：A、不得移动或搬离任何与辐射安全有关的设施B、佩戴个人剂量计C、警铃、警灯及广播等安全信号D、实验站的位置4、外照射辐射防护三原则不包括：A、时间B、距离C、辐射源D、屏蔽5、对上海光源光束线站的安全联锁系统，用户A、不修改但可以旁路B、可修改但不可旁路C、不修改和也不能旁路、不修改和也不能旁路、修改和旁路D、修改和旁路6、下列区域中，上海光源用户允许进入的只有：、实验大厅A、实验大厅B、内技术走廊、内技术走廊、储存环顶上C、储存环顶上、增强器和直线加速器区域D、增强器和直线加速器区域7、关于个人剂量计，不正确的是：、可以借用他人A、可以借用他人、佩戴在上半身，通常为左胸前B、佩戴在上半身，通常为左胸前、损坏了不用赔偿C、损坏了不用赔偿D、可以带出上海光源、可以带出上海光源8、正确的辐射紧急情况下对策可以有以下方式：、联系近旁的辐射安全人员A、联系近旁的辐射安全人员B、私自处理或擅自逃离、私自处理或擅自逃离、按急停C、按急停D、拨打应急专线21159、进入实验棚屋更换样品，正确的操作步骤为：、按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮A、按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮SS2——按“开门”按钮——更换样品——实验棚屋搜索——按——按“开门”按钮——更换样品——实验棚屋搜索——按B、关SS2“关门”按钮“关门”按钮SS2——按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮C、关SS2——按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮——按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮10、有效完成棚屋搜索的正确操作步骤为：A、从最接近棚屋门口的搜索控制箱上的“搜索”按钮开始，依次按动棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈B、从最远离棚屋门口的搜索控制箱上的“搜索”按钮开始，依次按动棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈C、随便先从哪个搜索按钮开始都可以，只要把棚屋内的所有搜索按钮都按了一遍就可以了都按了一遍就可以了11、完成棚屋搜索之后，为了有效完成棚屋关门，在按动“关门”按钮的同时，人活动的范围应该为米以外的区域A、门外1米以外的区域B、可以自由活动、可以自由活动12、上海光源主体有几个主要出入口（），有几个非经常出入口（）A、1，7B、2，6C、3，513、如果用户在实验区域发生火灾，用户应首先采取（）措施、逃生A、逃生、待在原地B、待在原地、躲进办公室C、躲进办公室14、如果用户处于实验区域的火灾烟雾中, 用户应采取（）的逃生措施、湿毛巾蒙着口鼻，俯身跑向出入口A、湿毛巾蒙着口鼻，俯身跑向出入口、围着火灾现场转B、围着火灾现场转15、电器设备在发生火灾时不应该用( )灭火A、水、水B、干粉、干粉16、在使用灭火器时，下列操作中哪项是错误的（）、拨出插销A、拨出插销、将灭火器倒置B、将灭火器倒置、握紧压把C、握紧压把17、用户发现实验场所出现安全隐患，应采取怎样措施A、拨打消防技术安全组电话2116、置之不理B、置之不理、报告线站工艺组C、报告线站工艺组18、用户在主体线站区域内工作中，若遇有氧气浓度报警应采取（）措施、检查氧气浓度报警器A、检查氧气浓度报警器、置之不理B、置之不理、立即撤离到室外或通风良好处C、立即撤离到室外或通风良好处19、在实验大厅环路，部分低温管道和容器在操作过程中会有结霜现象，实验用户人员应采取（）措施、不用手触摸低温设备A、不用手触摸低温设备、随意乱动B、随意乱动、用手拆除结霜C、用手拆除结霜20、在起重机吊运物品过程中，用户（）、不允许在吊件下面站立、停留及穿过A、不允许在吊件下面站立、停留及穿过、可以在吊件下进行任何工作B、可以在吊件下进行任何工作。
光电效应习题(有答案)..
黑体辐射和能量子的理解一、基础知识1、能量子(1)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34 J·s.2、光子说：(1)定义：爱因斯坦提出的大胆假设。
内容是：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J·s.二、练习1、下列可以被电场加速的是( B)A．光子B．光电子C．X射线D．无线电波2、关于光的本性，下列说法中不正确的是（B ）A．光电效应反映光的粒子性B．光子的能量由光的强度所决定C．光子的能量与光的频率成正比D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子对光电效应实验的理解一、基础知识（用光电管研究光电效应的规律）1、常见电路(如图所示)2、两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．(2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大．3、遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．二、练习1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功．答案(1)0.6 eV(2)1.9 eV解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E km，阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U0＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0＝E km由光电效应方程知E km＝hν－W0由以上二式得E km ＝0.6 eV ，W 0＝1.9 eV .2、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，则(说明:右侧为正极) ( )A ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流B ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流C ．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生答案 B解析 用波长为λ0的光照射阴极K ，电路中有光电流，说明入射光的频率ν＝c λ0大于金属的极限频率，换用波长为λ1的光照射阴极K ，因为λ1>λ0，根据ν＝c λ可知，波长为λ1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A 错误；同理可以判断，B 正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U 的增加而增大，当U 增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U ，在单位时间内也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C 错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D 错误．3、(双选)如图所示, 在研究光电效应的实验中, 发现用一定频率的A 单色光照射光电管时, 电流表指针会发生偏转, 而用另一频率的B 单色光照射时不发生光电效应( AC )A. A 光的频率大于B 光的频率B. B 光的频率大于A 光的频率C. 用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是a 流向bD. 用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是b 流向a4、如图所示，当电键K断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零。
光电检测思考题及部分答案
思考题及部分答案:1.什么是光电检测系统？其基本组成部分有哪些？答：指对待测光学量或由非光学待测物理量转换的光学量，通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。
组成部分：光源；被检测对象及光信号的形成；光信号的匹配处理；光电转换；电信号的放大与处理；微机；控制系统；显示。
2.简要说明光电检测技术的重要应用范围？答：辐射度量和光度量的检测；光电元器件及光电成像系统特性的检测；光学材料、元件及系统特性的检测；非光学量的光电检测。
3.光电探测器的原理有几种效应？分别是什么？内容是什么？答：四种。
光电子发射效应：在光辐射作用下，电子逸出材料表面，产生光电子发射。
光电导效应：光照射某些半导体材料，某些电子吸收光子变成导电自由态，在外电场的作用下，半导体的电导增大。
光生伏特效应：光照射在PN结及其附近，在结区中因电场作用，产生附加电动势。
光磁电效应：半导体置于磁场中，用激光垂直照射，由于磁场产生洛伦兹力，形成电位差。
4. 光电探测器的种类及相应的光电器件？答：光电子发射器件：光电管、光电倍增管；光电导器件：光敏电阻；光生伏特器件：雪崩光电管、光电池、光电二极管、光电三极管。
5. 光电探测器的性能参数有哪些？详细叙述之。
答：量子效率：响应度：光谱响应：响应时间和频率响应：噪生等效功率：探测度：线性度：。
6. 光电探测器的噪声主要来源于什么？答：热噪声；暗电流噪声；散粒噪声；低频噪声。
7.作为性能优良的光电探测器应具有哪三项基本条件？答：光吸收系数好；电子亲和力小；光电子在体内传输过程中受到的能量损失应该小，使其逸出深度大。
8.常见的光阴极材料有哪些？答：银氧铯；锑钾；锑铯。
9.真空二极管与充气二极管的工作原理与结构以及它的优缺点比较。
答：充气的暗电流与照射比真空大很多；充气的频率响应比真空的较差；充气的噪声响应比真空的较大。
10.光电倍增管的工作原理及结构（组成部分），他有什么特点？答：工作原理：光照射在光电阴极上，从光阴极激发出的光电子，在电场U1的加速下，打在第一个倍增级D1上，由于光电子能量很大，它打在倍增极上时就又激发出数个二次光电子，在电场U2的作用下，二次光电子又打在第二个倍增极上，又引起电子发射，如此下去，电子流迅速倍增，最后被阳极收集。
光电效应习题(有答案)..
黑体辐射和能量子的理解一、基础知识1、能量子(1)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．(2)能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.63×10－34J·s.2、光子说：(1)定义：爱因斯坦提出的大胆假设。
容是：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν，其中h是普朗克常量，其值为6.63×10－34J·s.二、练习1、下列可以被电场加速的是( B)A．光子B．光电子C．X射线D．无线电波2、关于光的本性，下列说法中不正确的是（B ）A．光电效应反映光的粒子性B．光子的能量由光的强度所决定C．光子的能量与光的频率成正比D．光在空间传播时，是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子对光电效应实验的理解一、基础知识（用光电管研究光电效应的规律）1、常见电路(如图所示)2、两条线索(1)通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大．(2)通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大．3、遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c.(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．二、练习1、如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．(1)求此时光电子的最大初动能的大小；(2)求该阴极材料的逸出功．答案(1)0.6 eV (2)1.9 eV解析设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初动能为E km，阴极材料逸出功为W0当反向电压达到U0＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子达不到阳极，因此eU0＝E km由光电效应方程知E km ＝hν－W 0由以上二式得E km ＝0.6 eV ，W 0＝1.9 eV.2、如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 上时，电路中有光电流，则(说明:右侧为正极) ( )A ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流B ．若换用波长为λ2(λ2<λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定有光电流C ．增加电路中电源电压，电路中光电流一定增大D ．若将电源极性反接，电路中一定没有光电流产生答案 B解析 用波长为λ0的光照射阴极K ，电路中有光电流，说明入射光的频率ν＝c λ0大于金属的极限频率，换用波长为λ1的光照射阴极K ，因为λ1>λ0，根据ν＝c λ可知，波长为λ1的光的频率不一定大于金属的极限频率，因此不一定能发生光电效应现象，A 错误；同理可以判断，B 正确；光电流的大小与入射光的强度有关，在一定频率与强度的光照射下，光电流与电压之间的关系为：开始时，光电流随电压U 的增加而增大，当U 增大到一定程度时，光电流达到饱和值，这时即使再增大U ，在单位时间也不可能有更多的光电子定向移动，光电流也就不会再增加，即饱和光电流是在一定频率与强度的光照射下的最大光电流，增大电源电压，若光电流达到饱和值，则光电流也不会增大，C 错误；将电源极性反接，若光电子的最大初动能大于光电管两极间电场力做的功，电路中仍有光电流产生，D 错误． 3、(双选)如图所示, 在研究光电效应的实验中, 发现用一定频率的A 单色光照射光电管时, 电流表指针会发生偏转, 而用另一频率的B 单色光照射时不发生光电效应( AC )A. A 光的频率大于B 光的频率B. B 光的频率大于A 光的频率C. 用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是a 流向bD. 用A 光照射光电管时流过电流表G 的电流方向是b 流向a4、 如图所示，当电键K 断开时，用光子能量为2.5 eV 的一束光照射阴极P ，发现电流表读数不为零。
辐射换热思考题答案
辐射换热思考题解答1．什么叫黑体？在辐射换热中为什么要引入这一概念？答：吸收比1=α的物体叫做黑体，黑体是一个理想化的物体，黑体辐射的特性反映了物体辐射在波长、温度和方向上的变化规律，这为研究实际物体的辐射提供了理论依据和简化分析基础。
2．温度均匀的空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部的辐射是否也是黑体辐射？答：空间内壁壁面不一定是黑体辐射，之所以小孔呈现出黑体特性，是因为辐射在空腔内经历了很多次吸收和反射过程，使离开小孔的能量微乎其微。
3．试说明，为什么在定义辐射力时要加上“半球空间”和“全波长”的说明？答：因为辐射表面半球空间每一立体角都有来自辐射面的辐射能，而辐射能的形式有各个不同波长。
全辐射必须包括表面辐射出去的全部能量，所以要加上“半球空间”和“全部波长”的说明。
E的单位中“m3”代表什么？4．黑体的辐射能按波长是怎样分布的？光谱辐射力λ,b答：黑体辐射能按波长的分布服从普朗克定律，光谱辐射力单位中分母“m3”代表了单位面积m2和单位波长m的意思。
5．黑体的辐射能按空间方向是怎样分布？定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的？答：黑体辐射能按空间方向分布服从兰贝特定律。
定向辐射强度与空间方向无关并不意味着黑体辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的，因为辐射强度是指单位可见面积的辐射能，在不同方向，可见面积是不同的，即定向辐射力是不同的。
6．什么叫光谱吸收比？在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释？答：所谓光谱吸收比，是指物体对某一波长投入辐射的吸收份额，物体的颜色是物体对光源某种波长光波的强烈反射，不同光源的光谱不同，所以物体呈现不同颜色。
7．对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下成立？答：任何物体在与黑体处于热平衡的条件下，对来自黑体辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。
8．说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射换热计算的意义。
三度学习题与思考题(理论部分)
《辐射度、光度与色度及其测量》习题及思考题第一章辐射度量、光辐射度量基础1.通常光辐射的波长范围可分为哪几个波段？2.简述发光强度、亮度、光出射度、照度等定义及其单位。
3.试述辐射度量与光度量的联系和区别。
4.人眼视觉的分为哪三种响应？明暗和色彩适应各指什么？5.何为人眼的绝对视觉阈、阈值对比度和光谱灵敏度？6.试述人眼的分辨力的定义及其特点。
7.简述人眼对间断光的响应特性，举例利用此特性的应用。
8.人眼及人眼－脑的调制传递函数具有什么特点？9.描述彩色的明度、色调和饱和度是怎样定义的，如何用空间纺锤体进行表示？10.什么是颜色的恒常性、色对比、明度加法定理和色觉缺陷。
11.简述扬-赫姆霍尔兹的三色学说和赫林的对立颜色学说。
12.朗伯辐射体是怎样定义的？其有哪些主要特性？13.太阳的亮度L＝1.9⨯109 cd/m2，光视效能K＝100，试求太阳表面的温度。
14.已知太阳常数(大气层外的辐射照度)E=1.95 cal/min/cm2，求太阳的表面温度(已知太阳半径R s=6.955⨯105 km，日地平均距离L=1.495⨯109 km)。
15.某一具有良好散射透射特性的球形灯，它的直径是20cm，光通量为2000lm，该球形灯在其中心下方l=2m处A点的水平面上产生的照度E等于40lx，试用下述两种方法确定这球形灯的亮度。
(1)用球形灯的发光强度；(2) 用该灯在A点产生的照度和对A点所张的立体角。
16.假定一个功率(辐射通量)为60W的钨丝充气灯泡在各方向均匀发光，求其发光强度。
17.有一直径d=50mm的标准白板，在与板面法线成45︒角处测得发光强度为0.5cd，试分别计算该板的光出射度M v、亮度L和光通量Φv。
18.一束光通量为620lm，波长为460nm的蓝光射在一个白色屏幕上，问屏幕上在1分钟内接受多少能量？19.一个25W的小灯泡离另一个100W的小灯泡1m，今以陆米－布洛洪光度计置于两者之间，为使光度计内漫射“白板”T的两表明有相等的光照度，问该漫射板T应放在何处？20.氦氖激光器发射出波长632nm的激光束3mW，此光束的光通量为多少？若激光束的发散半角1mrad，放电毛细管的直径为1mm，并且人眼只能观看1cd/cm的亮度，问所戴保护眼镜的透射比应为多少？21.在离发光强度为55cd的某光源2.2m处有一屏幕，假定屏幕的法线通过该光源，试求屏幕上的光照度。
《光电子学教程》课后作业答案-部分
解:
则纵模输出的个数为:
为使获得单模输出,需
7.He-Ne激光器的腔长为1m，计算基横模的远场发散角和10km处的光斑面积。
７。在He-Ne激光器的增益曲线上1/2G(v0)处，有两个烧孔，增益曲线半宽度为1500MHz，计算与烧孔相对应的粒子速度有多大？
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第三章激光振荡与工作特性
1.要使氦-氖激光器的相干长度达到1Km,它的单色性Δλ/λ0应为多少？ 解：根据P48式(3-1-2)：
好好学习，天天上上
03电子科学与技术
４）α＝０.５dＢ时： ＝１.１２２， 所以损耗百分比为：（１－ ）×１００﹪＝１０.９﹪；
５）α＝０.２dＢ时： ＝１.０４７， 所以损耗百分比为：（１－ ）×１００﹪＝４.５﹪；
4、阶跃光纤的纤芯折射率 ，包层折射率为 ,如果一条光线沿轴向传输，另一条光线沿最大入射角入射。计算传输１ｋＭ后两光线的时延差。 解：
好好学习，天天上上
03电子科学与技术
光电子学课程作业
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章节目录
第五章 光辐射的探测
第四章 光辐射在介质中波导中的传播
第三章 激光振荡与工作特性
第二章 介质中的光增益
第一器件
第七章 光电转换器件
第八章 第八章 光波调制
第一章 光与物质相互作用基础
2. 说明相干长度相干时间与光源的关系：相干面积，相干体积的物理意义。 答：根据 故：光源频率宽度 越窄，相干时间越长，相干长度也越长。 根据P49(3-1-12),相干面积的物理意义：从单位面积光源辐射出的光波，在其传播方向上发生相干现象的任一截面面积范围为辐射波长λ与该截面至光源距离R的乘积的平方。 根据P49(3-1-13)，相干体积的物理意义：在单位面积光源辐射出的单位频率宽度的光波，在其传播方向上发生相干现象的任一体积范围为相对应的相干面积与光速的乘积。
激光原理及应用思考练习题答案.
思考练习题11． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？答：粒子数分别为：188346341105138.21031063.6105.01063.61⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==---λνc h q n 239342100277.51031063.61⨯=⨯⨯⨯==-νh q n2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。
(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？答：（1）(//m n E E m m kTn n n g e n g --=）则有：1]3001038.11031063.6exp[2393412≈⨯⨯⨯⨯⨯-==---kT h e n n ν（2）K T Te n n kT h 3623834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[⨯=⇒=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-==----ν3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。
设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。
求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？答：（1）1923181221121011.3]27001038.11064.1exp[4----⨯=⨯⨯⨯-⨯=⇒=⋅⋅n n e g n g n kTh ν且202110=+n n 可求出312≈n（2）功率＝W 918810084.51064.13110--⨯=⨯⨯⨯4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比q q 激自1=2000，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ⋅⨯=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求q q 激自为若干？ 答：（1）3173436333/10857.31063.68)106.0(2000188m s J h h c q q ⋅⨯=⇒⨯⨯⨯=⇒=---ννννρρπρπλρνπ＝自激（2）943436333106.71051063.68)106328.0(88⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---πρπλρνπννh h c q q ＝自激5．在红宝石Q 调制激光器中，有可能将全部Cr 3＋(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。
发电厂电气部分课后思考题答案
第一章能源和发电1-1 人类所认识的能量形式有哪些？并说明其特点。
答：第一、机械能。
它包括固体一流体的动能，势能，弹性能及表面张力能等。
其中动能和势能是大类最早认识的能量，称为宏观机械能。
第二、热能。
它是有构成物体的微观原子及分子振动与运行的动能，其宏观表现为温度的高低，反映了物体原子及分子运行的强度。
第三、化学能。
它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学瓜是放出的能量，利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素是煤、石油、天然气等燃料中最主要的可燃元素。
第四、辐射能。
它是物质以电磁波形式发射的能量。
如地球表面所接受的太阳能就是辐射能的一种。
第五、核能。
这是蕴藏在原子核内的粒子间相互作用面释放的能。
释放巨大核能的核反应有两种，邓核裂变应和核聚变反应。
第六、电能。
它是与电子流动和积累有关的一种能量，通常是电池中的化学能而来的。
或是通过发电机将机械能转换得到的；反之，电能也可以通过电灯转换为光能，通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。
1-2 能源分类方法有哪些？电能的特点及其在国民经济中的地位和作用？答：一、按获得方法分为一次能源和二次能源；二、按被利用程度分为常规能源和新能源；三、按能否再生分为可再生能源和非再生能源；四、按能源本身的性质分为含能体能源和过程性能源。
电能的特点：便于大规模生产和远距离输送；方便转换易于控制；损耗小；效率高；无气体和噪声污染。
随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的每个层面。
电气化在某种程度上成为现代化的同义词。
电气化程度也成为衡量社会文明发展水平的重要标志。
1-3 火力发电厂的分类，其电能生产过程及其特点？答：按燃料分：燃煤发电厂；燃油发电厂；燃气发电厂；余热发电厂。
按蒸气压力和温度分：中低压发电厂；高压发电厂；超高压发电厂；亚临界压力发电厂；超临界压力发电厂。
按原动机分：凝所式气轮机发电厂；燃气轮机发电厂；内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
辐射换热思考题答案
辐射换热思考题解答1.什么叫黑体？在辐射换热中为什么要引入这一概念？答：吸收比:.1的物体叫做黑体，黑体是一个理想化的物体，黑体辐射的特性反映了物体辐射在波长、温度和方向上的变化规律，这为研究实际物体的辐射提供了理论依据和简化分析基础。
2.温度均匀的空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部的辐射是否也是黑体辐射？答：空间内壁壁面不一定是黑体辐射，之所以小孔呈现出黑体特性，是因为辐射在空腔内经历了很多次吸收和反射过程，使离开小孔的能量微乎其微。
3.试说明，为什么在定义辐射力时要加上“半球空间”和“全波长”的说明？答：因为辐射表面半球空间每一立体角都有来自辐射面的辐射能，而辐射能的形式有各个不同波长。
全辐射必须包括表面辐射出去的全部能量，所以要加上“半球空间”和“全部波长”的说明。
4.黑体的辐射能按波长是怎样分布的？光谱辐射力E b》的单位中“ m3”代表什么？答：黑体辐射能按波长的分布服从普朗克定律，光谱辐射力单位中分母“m3”代表了单位面积m2和单位波长m的意思。
5 •黑体的辐射能按空间方向是怎样分布？定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的？答：黑体辐射能按空间方向分布服从兰贝特定律。
定向辐射强度与空间方向无关并不意味着黑体辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的，因为辐射强度是指单位可见面积的辐射能，在不同方向，可见面积是不同的，即定向辐射力是不同的。
6.什么叫光谱吸收比？在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释？答：所谓光谱吸收比，是指物体对某一波长投入辐射的吸收份额，物体的颜色是物体对光源某种波长光波的强烈反射，不同光源的光谱不同，所以物体呈现不同颜色。
7.对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下成立？答：任何物体在与黑体处于热平衡的条件下，对来自黑体辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。
8 .说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射换热计算的意义。
(整理)光电子习题答案
课后题答案1.1设半径为R c 的圆盘中心发现上，距圆盘中心为l 0处有一辐射强度为I e 的点源S ，如下图所示。
试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。
思路分析：要求e φ由公式e e d E dA φ=，ee d I d φ=Ω都和e φ有关，根据条件，都可求出。
解题过程如下： 法一ee d E dAφ=故：20cR e e E dA πφ=⎰又：20ee I E l =代入上式可得：220e e c I R l φπ=法二：ee d I d φ=Ω220c R l e e Id πφ=Ω⎰220e c e I R l πφ=1.2如下图所示，设小面源的面积为s A ∆，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为s θ；被照面的面积为c A ∆，到面源s A ∆的距离为l 0。
若c θ为辐射在被照面c A ∆的入射角，试计算小面源在c A ∆上产生的辐射照度。
思路分析：若求辐射照度e E ，则应考虑公式20ee I E l =。
又题目可知缺少I e ，则该考虑如何求I e 。
通过课本上的知识可以想到公式cos ee dI L dS θ=，通过积分则可出I e 。
解题过程如下：解：20ee I E l =由cos ee dI L dS θ=可得cos sA e e I L dS θ∆=⎰= cos e s L A θ∆，故：2200cos e e se I L A E l l θ∆== 1.3假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背景），其各处的辐射亮度L e 均相同。
试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐射照度。
思路分析：题目中明确给出扩展源是按朗伯余弦定律发射辐射的，且要求辐射照度E e ，由公式ee d E dAφ=可知，要解此题需求出e d φ，而朗伯体的辐射通量为cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=⎰，此题可解。
解题过程如下：解：ee d E dAφ=cos e e e d L dS d L dS φθπ=Ω=⎰e e e L dSE L dAππ== 1.4霓虹灯发的光是热辐射吗？答：霓虹灯发光是以原子辐射产生的光辐射，属于气体放电，放电原理后面章节会涉及到。
(整理)光源原理考题答案.
考试信息•时间：1月19日上午8:30~10:30•地点：HGX210•题型：判断, 选择, 填空, 名词解释, 简答, 计算•答疑：1月18日下午1:30~4:30, 电光源楼207 2009-01-08源原理与设计, 复习要点第一章光源的特性参量1. 光波长的划分区域（P1）2. 辐射度量和光度量, 以及它们之间的关系（辐射度量P1~4，光度量P8~12）(一)辐射度量1.辐射能量Q e定义：光源辐射出来的光(包括红外线、可见光和紫外线)的能量称为光源的辐射能量。
单位：J焦耳。
2.辐射通量(辐射功率)P e定义：在单位时间内通过某一面积的辐射能量称为经过该面积的辐射通量，而光源在单位时间内辐射出去的总能量就叫做光源的辐射通量。
辐射通量也可称为辐射功率。
单位：W瓦。
3.辐射强度I e定义：光源在某一方向上的辐射强度I e是指光源在包含该方向的立体角Ω内发射的辐射通量P e与该立体角Ω之比：I e=P e/Ω单位：W/sr当光源在空间各个方向发出的辐射通量均匀分布时，I e=P e/4π4.辐射出(射)度M e和辐照度E eM e定义：一个有一定面积的光源，如果它表面上的一个发光面积S在各个方向(在半个空间内)的总辐射通量为P e，则该发光S超的辐射出(射)度为M e=P e/S单位：W/m2E e定义：表示物体被辐射程度的量称为辐照度E e。
它是每单位面积上所接收到的辐射通量数，即E e=dP e/dS’(s’表示接收器的面积元)5.辐射量度L e定义：光源在给定方向上的辐射亮度L e(φ，θ)是光源在该方向上的单位投影面积、在单位立体角中的辐射通量即L e(φ，θ)= P e（φ，θ）/（S*cosθ*Ω）S代表发光面的面积，θ是在给定方向和发光面法线之间的夹角，Ω是给定方向的立体角，P e（φ，θ）是在该立体角内的辐射通量。
单位：W/（m2*sr）L e(φ，θ)通常与方向有关，若L e(φ，θ)不随方向而变，则I e(φ，θ)正比于cosθ，即I e(φ，θ)=I0cosθ。
[整理]上海光源用户辐射安全培训答案.
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上海光源用户安全测试第一版考试状态：未通过考试测试1、上海光源的射线装置包括A、直线加速器B、增强器C、储存环及光束线站D、电源柜2、上海光源的辐射管理区域不包括A、储存环及实验大厅B、加速器隧道内C、用户办公室D、光束线站棚屋内3、进入上海光源辐射管理区应注意：A、不得移动或搬离任何与辐射安全有关的设施B、佩戴个人剂量计C、警铃、警灯及广播等安全信号D、实验站的位置4、外照射辐射防护三原则不包括：A、时间B、距离C、辐射源D、屏蔽5、对上海光源光束线站的安全联锁系统，用户A、不修改但可以旁路B、可修改但不可旁路C、不修改和也不能旁路D、修改和旁路6、下列区域中，上海光源用户允许进入的只有：A、实验大厅B、内技术走廊C、储存环顶上D、增强器和直线加速器区域7、关于个人剂量计，不正确的是：A、可以借用他人B、佩戴在上半身，通常为左胸前C、损坏了不用赔偿D、可以带出上海光源8、正确的辐射紧急情况下对策可以有以下方式：A、联系近旁的辐射安全人员B、私自处理或擅自逃离C、按急停D、拨打应急专线21159、进入实验棚屋更换样品，正确的操作步骤为：A、按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮B、关SS2——按“开门”按钮——更换样品——实验棚屋搜索——按“关门”按钮C、关SS2——按“开门”按钮——更换样品——按“关门”按钮10、有效完成棚屋搜索的正确操作步骤为：A、从最接近棚屋门口的搜索控制箱上的“搜索”按钮开始，依次按动棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈B、从最远离棚屋门口的搜索控制箱上的“搜索”按钮开始，依次按动棚屋内的搜索按钮，沿棚屋搜索一圈C、随便先从哪个搜索按钮开始都可以，只要把棚屋内的所有搜索按钮都按了一遍就可以了11、完成棚屋搜索之后，为了有效完成棚屋关门，在按动“关门”按钮的同时，人活动的范围应该为A、门外1米以外的区域B、可以自由活动12、上海光源主体有几个主要出入口（），有几个非经常出入口（）A、1，7B、2，6C、3，513、如果用户在实验区域发生火灾，用户应首先采取（）措施A、逃生B、待在原地C、躲进办公室14、如果用户处于实验区域的火灾烟雾中, 用户应采取（）的逃生措施A、湿毛巾蒙着口鼻，俯身跑向出入口B、围着火灾现场转15、电器设备在发生火灾时不应该用( )灭火A、水B、干粉16、在使用灭火器时，下列操作中哪项是错误的（）A、拨出插销B、将灭火器倒置C、握紧压把17、用户发现实验场所出现安全隐患，应采取怎样措施A、拨打消防技术安全组电话2116B、置之不理C、报告线站工艺组18、用户在主体线站区域内工作中，若遇有氧气浓度报警应采取（）措施A、检查氧气浓度报警器B、置之不理C、立即撤离到室外或通风良好处19、在实验大厅环路，部分低温管道和容器在操作过程中会有结霜现象，实验用户人员应采取（）措施A、不用手触摸低温设备B、随意乱动C、用手拆除结霜20、在起重机吊运物品过程中，用户（）A、不允许在吊件下面站立、停留及穿过B、可以在吊件下进行任何工作。
核辐射探测习题解答5
第一章习题1. 计算Po 210放射源发射的α粒子()MeV E 304.5=α 在水中的射程。
2. 已知MeV 1质子在某介质中的电离损失率为A ，求相同能量的α粒子的电离损失率。
3. 试计算Cs 137KeV E 662=γγ射线发生康普顿效应时，反冲电子的最大能量。
4. 计算Cs 137的γ射线对Al Fe Pb ,,的原子光电吸收截面及光电子能量。
从中可得到什么规律性的启迪？已知k ε分别为KeV KeV KeV 559.1,111.7,001.88。
5.试证明γ光子只有在原子核或电子附近，即存在第三者的情况下才能发生电子对效应，而在真空中是不可能的。
第二章习题1. 为什么射线在气体中产生一对离子对平均消耗的能量要比气体粒子的电离能大？2. 设一由二平行金属板构成的电极系统，极间距离2cm ，内充氩气1.5大气压，二极板上加了1000伏的电位差。
问正离子+A 由正极表面漂移到负极表面所需时间为何？3.计算出如图所示电离室中在(a)、(b)、(c)三处产生的一对离子因漂移而产生的)(t I +、)(t I -、)(t Q +、)(t Q -以及+Q 、-Q 分别为何？（假定所加电压使电子漂移速度为105cm/s ，正离子漂移速度为103cm/s ）。
4.画出下列各种输出电路的等效电路，并定性地画出输出电压脉冲形状，标明极性及直流电位。
题4之图5.有一累计电离室，每秒有104个α粒子射入其灵敏体积并将全部能量损耗于其中。
已知3.5=αE MeV ，电离室内充的纯氩气，试求出累计电离室输出的平均电流=0I ？6.在上题条件下，若选择输出电路之Ω10010=R ，pf C 200=，问该电离室输出电压信号的相对均方根涨落为何？7.为什么圆柱形电子脉冲电离室的中央极必须为正极？8．试说明屏栅电离室栅极上感应电荷的变化过程。
9.什么屏栅电离室的收集极必须是正极？10.离子脉冲电离室与电子脉冲电离室的主要差别是什么？11.累计电离室所能测的最大幅射强度受何因素限制？脉冲电离室呢？12.为什么正比计器的中央丝极必须是正极？13.圆柱形电子脉冲电离室的输出电荷主要是由电子所贡献，但在圆柱形正比计数器中输出电荷却主要是正离子的贡献，这是什么原因？14.有一充氩之正比计数器。
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一、实验目的
1.了解辐射度学的一些基本概念；
2.了解光源的光谱特性及标准光源、二级标准光源的概念；
3.了解单色仪、光电倍增管的结构、工作原理和方法；
4.学习测定光源的光谱特性—辐射能谱曲线的原理和方法；
5.对计算机在物理实验中的应用有较好的了解。
二、实验原理
1.基本概念
(1) 光源辐射通量、辐射度及辐射能谱
辐射通量（功率）：光源在单位时间辐射出的辐射
能量，其单位为瓦特。
辐射度：光源上单位面积在单位时间辐射出的辐
射能量，其单位为瓦特每平方米。
辐射能谱：给定光源只能辐射出一定波长范围内
的光，且所辐射出的不同波长的光的辐射通量亦不同，
光源辐射通量随波长的分布称为光源的辐射能谱
（亦称光谱能量分布），记为E(λ)。
图1 黑体及钨带灯的相对辐射能谱
(2) 标准光源及其辐射能谱
标准光源：已知辐射能谱分布的光源称为标准光源，理相的标准光源是绝对黑体。
其相对辐射能谱如图1所示。
(3) 光源的发射率、二级标准光源及其辐射能谱
发射率：其它光源和物体都是非黑体，它们的辐射本领都小于黑体。
通常把非黑体光源
ε。
在一定温度下的辐射度与黑体的辐射度之比称为该光源的发射率，记为）
（λ二级标准光源及其辐射能谱：作为标准光源的黑体其制作和使用都比较复杂。
钨丝是非黑体，它在某一温度下的辐射能谱与同一温度下黑体的辐射能谱形式相同，只是辐射度比黑体小，其相对辐射能谱如图1所示。
因此，在要求不高的情况下，通常用温度等于2800K
的钨带灯作为二级标准光源。
二级标准光源—钨带灯的辐射能谱：）（钨λE 之值可由黑体的辐射能谱）
（黑体λE 及钨带灯的光谱发射率）
（钨λε求得，即 ）
（）（）（钨黑体钨λελλ⋅=E E （1） 或给标定过的钨带灯通以额定电流，由钨带灯出厂时附带的数表直接查得。
2. 测定给定光源的辐射能谱
(1) 测量装置
实验装置框图如图2所示。
光栅单
色仪作为分光仪；光电倍增管作为光探
测器；电控系统在计算机软件的控制下，
为单色仪的扫描系统及光电倍增管提供
驱动电压及负高压，并将光电倍增管所
探测的光电压信号进行处理后送 图2 实验装置框图
入A/D 转换系统；计算机的软件系统与A/D 转换系统一起完成数据采集、处理及控制整个系统的工作。
光栅单色仪
光栅单色仪是能将复色光分解成一系列独立单色光的分光仪器。
其原理光路图如图3所示。
入射到光栅单色仪的复色光经入射狭缝S 1后投射到球面反射镜M 1上，S 1处于M 1的焦平面上，因此，经球镜M
1反射后的光束为平
行光束，这平行光束经平面光栅G 分光后，分
成不同波长的平行光束以不同的衍射角投向球
面反射镜M 2，球镜M 2起照相物镜的作用，将
这些平行光束经平面镜M 3反射后成像于它的焦
平面上，从而得到一系列的光谱。
出射狭缝位于
球镜M 2的焦平面上，根据它开启的宽度大小，
允许波长间隔非常狭窄的一部分光束射 图 3 光栅单色仪原理光路图 出狭缝 S 2，当光栅按顺时针方向旋转时（在本实验中光栅的旋转是由计算机来控制的），可以在狭缝S 2处得到光谱纯度高的不同波长的单色光。
这样单色仪就起到了将入射的复色光分解成一系列独立单色光的作用。
光电倍增管
光电倍增管是利用外光电效应制
成的能将光信号转变为电信号的光电
器件。
其结构及工作电路如图4所示。
光电倍增管内有一个阴极K，若干个二次发射极D1、D2、D3、…、D n和一个阳极A。
使用时，利用如图所示的电路给各电极间加上合适的直流图4 光电倍增管及直流工作电路
电压（本实验中是由计算机控制电控系统来提供的），形成极间电场。
当阴极受到合适频率光照射时就会发射电子，这一初级电子被极间电场加速而轰击二次发射极D1，使D1发射出更多的次级电子，这些电子再被极间电场加速而轰击D2，D2再发射出更多的次级电子。
电子数就这样逐级递增，最后到达阳极的电子数可达原来的数百万倍，在电路中形成较大的与照射辐射通量成正比的电流(或电压)，这样就起到了将光信号转变为电信号的作。
通过测量光电倍增管输出电流(或电压)信号的大小即可测量光信号的大小。
光电倍增管比一般光电器件（如光电管、光电池、光电二极管等）的灵敏度高得多，微弱的光照就能产生较大的阴极电流。
因此，使用光电倍增管时，要严格避免强光照射，测量时要特别防止杂散光的影响。
当光电倍增管加上高压电源后，即使处在完全暗的环境，阳极电流仍不为零，这一电流称为暗电流。
暗电流与周围杂散光的影响应在测量中予以扣除。
电控系统
电控系统由三部分电路组成，其功能是：为光电倍增管产生负高压的电路；对光电倍增管输出的电压信号进行预放大的前置放大电路；为单色仪提供驱动电压的驱动电路。
这三部分电路都是在A/D转换系统所输出的数子控制信号的控制下工作的。
A/D模数转换系统
A/D转换系统的作用是将光电倍增管输出的经电控系统处理的模拟电压信号转换成数子电压信号送入计算机，同时将软件产生的数子控制信号送入电控系统以控制单色仪的扫描系统及光电倍增管的负高压。
软件功能
软件的基本功能是：设置光谱仪的工作方式及测量条件。
测量条件包括测量能量范围、波长范围及波长间隔、前置放大电路的增益值；根据设置的测量条件产生对电控系统三部分电路的数子控制信号以控制单色仪的扫描范围和前置放大电路的增益；采集、处理数据、绘制曲线并显示、存储、打印原始数据及数据处理结果。
(2) 测定给定光源的辐射能谱
光入射到任何物体上时,在该物体上将会产生反射、吸收和透射.为描述光与物体相互作用的这种特性,通常引入反射率、吸收率及透射率的概念.其中物体对光的外透射率T(λ)定义为
T(λ)=E T(λ)/E0(λ)
式中E T(λ)和E0(λ)分别为透射辐射通量和入射辐射通量.
若用E钨(λ)、E(λ)分别表示钨带灯及待测光源的辐射能谱,用T单(λ)、T管(λ)分别表示单
色仪及光电倍增管的透射率.则根据外透射率的定义,当以钨带灯为光源时,计算机所测得的电压值U钨(λ)与E钨(λ)、T单(λ)、T管(λ)以及单色仪狭缝宽度所对应的光谱宽度dλ成正比,即U钨(λ)∝E钨(λ)·T单(λ)·T管(λ)·dλ（2）当以待测光源作为光源时,计算机上所测得的电压值U(λ)则与E(λ)、T单(λ)、T管(λ)、dλ成正比,即
U(λ)∝E(λ)·T单(λ)·T管(λ)·dλ（3）如果上述两次测量时测量条件完全相同,即使用相同的单色仪、光电倍增管及狭缝宽度,则在两次测量中T单(λ)、T管(λ)与dλ都是相同的.将式(17)除以式(16)得
E(λ)=E钨(λ)·U(λ)/U钨(λ) （4）因此,只要利用上述装置分别测出不同光源时光电倍增管的输出电压值,由式(4)即可得待测光源的辐射能谱E(λ).
三、仪器用具
二级标准光源（钨带灯），待测光源（溴钨灯，日光灯，半导体激光器），汞灯，WGD-5型组合式多功能光栅光谱仪，计算机，打印机。
四、实验内容
1.单色仪初始化
(1)先接通电控系统的电源，然后再启动计算机。
(2) 执行应用程序“WGD-5型组合式多功能光栅光谱仪”，根据屏幕提示对单色仪进行初始化。
2.用汞灯的已知波长的光谱校准光谱仪的波长计数
(1) 设置参数：根据汞灯的光谱及能量范围，设置光谱仪的工作参数。
光谱仪的工作参数主要包括：单色仪入射、出射狭逢宽度，倍增管负高压，工作方式（模式，波长间隔）、工作范围（起始和终止波长，能量的测量范围）、工作状态（增益，采集次数）。
(2) 接通汞灯电源，使其发出的光直接照射在单色仪的入射狭缝上。
(3) 测定汞灯的U汞（λ）之值：选择主工具栏中的单程则开始测汞灯的能量谱（其测量结果显示在工作区中）。
(4) 波长修正：选择主菜单中读取数据中的寻峰功能（自动），将寻峰结果的峰值波长值与标准波长值相比较，若有差别，则选择主菜单中读取数据的波长修正功能，并根据屏幕提示输入修正波长值。
3.测定光源的辐射能谱
(1) 设置参数：根据待测光源的光谱及能量范围,设置光谱仪的工作参数。
(2) 测定次级标准光源(钨灯)的U钨(λ)之值并保存之。
(3) 测定待测光源的U(λ)之值并保存之。
测定三种待测光源（溴钨灯，日光灯，半导体激光器）的辐射能谱。
4.数据处理
（1）利用应用程序“WGD-5型组合式多功能光栅光谱仪”主菜单中的数据图形处理（D）功能，根据公式（4）计算E（λ）之值（E钨（λ）的数据文件已存于计算机中）。
（2）打印出E（λ）之曲线，并进行简单的说明（如能谱的波长范围、峰值波长、能谱的类型）。
五、思考题
为什么要校准单色仪的波长读数？
答：一、仪器难免受其他光源和空间杂质等因素影响，使得测量结果产生误差，因此测量前需要用已知波长数的光源测量校正。