《光电子技术》章节练习题及答案
张永林 第二版《光电子技术》课后习题答案.doc
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？波长：380~780nm 400~760nm频率：385T~790THz 400T~750THz能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+d λ范围内发射的辐射通量 d Φe ，除以该波长λ的光子能量h ν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.362 1.15102(1cos )2(1cos 0.001)1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v v v v v K V lmd I d S Rh R R I cd dI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v v v v v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T 的升高而减小。
《光电子技术》第四章课后练习题
《光电子技术》第四章课后练习题一、选择題（20分，2分/题）1.2017年诺贝尔奖物理学奖颁给LIGO科学合作组织的三名主要成员：雷纳•韦斯（Rainer Weiss）,巴里・巴瑞希（Barry Barish）,基普・索恩（KipThorne）,以表彰他们直接探测到了引力波。
LIGO的全称是激光干涉仪引力波天文台，它的基本原理就是迈克尔逊干涉仪。
当引力波经过时，干涉仪的双臂长度会有微小的改变，导致产生光程差，科学家们再通过精密测量技术，在各种（）中将微弱的信号捕捉出来。
A.噪声B.周期C.振动D.振幅2、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的探测器，称为（）。
A.相位调制型探测器B.相位结合型探测器C.相位振动型探测器D.相位干涉型探测器3、半导体激光发光是由（）之间的电子•空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。
A.原子B.分子C.离子D.能带4、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型（）和玻璃作为工作物质的激光器。
A.石英晶体.B.高纯硅C.绝缘晶体D.压电晶体5、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。
光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（）A.线行好，按比例地将光信号转换为电信号B.灵敏度高，能敏度微小的输入光信号C.产品结构简单，易维护D.性能稳定，變声小6、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（）A.光电二极管B.光电倍增管C.光敏电阻D.固体激光器7、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。
其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。
A.电流B.电压C.功率D.电阻8、光子探测是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。
使材料的电学性质发生变化。
通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。
A.光子效应B.霍尔效应C.热电效应D.压电效应9、当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）A.光电效应B.光电导现象C.热电效应D.光生伏特现象10、利用温差电势现象制成的红外探测器称为（）红外探测器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。
(完整word版)《光电子技术》章节练习题及答案
《光电子技术》章节练习题及答案第一章一、填空题1、色温是指 在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
其并非热辐射光源本身的温度。
2、自发跃迁是指 处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程 。
受激跃迁是指 处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。
3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要 自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽 ，非均匀展宽主要有 多普勒展宽与残余应力展宽。
4、常见的固体激光器有 红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器 （写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne 激光器、CO 2激光器或Ar +激光器 （写出两种）。
5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为 0 。
6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点： 方向性好、单色性好、相干性好，强度大 。
7、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr 。
8、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m 远处形成的辐射照度为 100/4π W/m 2。
9、设一个功率100W 的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m 远处形成的辐射照度为100/16π W/m 2。
二、解答题1、简述光子的基本特性（10分）[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ων ==h E ；（2）22ch c E m ν==，光子具有运动质量，但静止质量为零；（3） k P =；（4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。
光电子技术及应用(第2版)章节习题及自测题参考答案
光电子技术及应用（第2版）章节习题及自测题参考答案第一章习题参考答案一、单选题1.ABCD2.ABC3.ABC4.D5.B6.C7.B8.B9. A 10.A二、填空题11.500，30012.无线电波，.红外光，可见光和紫外光，X 射线，γ射线13.0.77---1000μm ，近红外，中红外和远红外14.泵浦源，谐振腔和激活介质15.频率，相位，振幅及传播方向16.受激辐射，实现粒子数反转，谐振腔；方向性好，相干性好，亮度高 17.935μm18.919.125103.1--⋅⋅⨯s m kg20.三、计算题21.解：（1）根据距离平方反比定律2/R I E e e =，太阳的辐射强度为sr W R E I e e /10028.3252⨯==。
得到太阳的总功率为W I e e 26108.34⨯==Φπ（2）太阳的辐射亮度为()sr cm W A I L e ./10989.127⨯== 太阳的辐射出射度为27/1025.6m W L M e e ⨯==π 太阳的温度为K M T e 57614==σ22.解：222z r r ='=，22cos cos z r z+'='=θθ，r d r dS '∆'=ϕ 由：2cos cos r BdS S d d dE θθ'='Φ'=2202222022)(2cos 2z R RB z r r d r z B r d r r B E R R+=+'''=''=⎰⎰ππθπ 23.解：设相干时间为τ，则相干长度为光束与相干时间的乘积，即c L c ⋅=τ 根据相干时间和谱线宽度的关系c L c v ==∆τ1 又因为00γλλv ∆=∆，λc v =0，nm 8.6320=λ由以上各关系及数据可以得到如下形式：单色性=101200010328.6108.632-⨯===∆=∆nm nm L v v c λλλ 24.证明：若t=0时刻，单位体积中E 2能级的粒子数为n 20，则单位体积中在t→t+dt 时间内因自发辐射而减少的E2能级的粒子数为：2122122120A t dn A n dt A n e dt --==故这部分粒子的寿命为t ，因此E2能级粒子的平均寿命为212120020211A t tA n e dtn A τ∞-==⎰ 25.解：设两腔镜1M 和2M 的曲率半径分别为1R 和2R ，121m,2m R R =-=工作物质长0.5m l =，折射率 1.52η=根据稳定条件判据：（1） 其中（2） 由（1）解出2m 1m L '>>由（2）得所以得到： 2.17m 1.17m L >>第二章习题参考答案011 1 21L L ''⎛⎫⎛⎫<-+< ⎪⎪⎝⎭⎝⎭() l L L l η'=-+10.5(1)0.171.52L L L ''=+⨯-=+一、选择题1.ABCD2.D3.ABCD4.AC5.ABCD6.A7.A8.A9.A 10. B二、 是非题911.√ 12.× 13.× 14.× 15.√ 16.√三、 填空题17.大气气体分子及气溶胶的吸收和散射；空气折射率不均匀；晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电压后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小形变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象。
光电子技术安毓英第一章课后习题参考答案1
(t)
2
− A21t
20
20 − s
因此
s
=
1 A 21
1.19 该电矢量方程写成实数形式：
E=(-2i+2 3 j) cos (6x108t-(- 3 x-y)
E0= (-2, 2 3 , 0), k=(- 3 , -1, 0), = 6108
平面波电矢量的振动方向为 X 和 Y 轴面内, 一，三象限内，与 X 轴成 60°角 传播方向为与 X 和 Y 轴平面内，第三象限，与 X 轴成 30°角负向传播
类似于一个完全吸收的黑体，所以室外看窗口感觉较黑。
1.8 （1）根据维恩位移定律：
m
=
2897.9m 3K
K
= 966m
（2）根据斯忒潘-波尔兹曼定律，黑体的辐射出射度为
Meb (T ) = T 4 = 5.67 10−8 J （/ m2 s K4）T 4
所以 3K 辐射背景的辐射出射度为：
s
1 ln10
=
4.80 3 103 K ln10
=
6254K
1.13 证明：自发辐射，一个原子由高能级 自发跃迁到 ，单位时间内能级 减少的粒子数为：
dn2 =−( dn21) dt dt
sp
自发跃迁几率
A21
=(
dn21) dt
1 n2
sp
可得：
dn2 dt
=−
A21
n2
t
n =n e n e 解得：
r sin
hr
Le
=
dIe ds cos
,
dIe = Le ds cos
,
ds = rd r sin d cos
第二版《光电子技术》课后习题答案
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？ 为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+d λ范围内发射的辐射通量 d Φe ，除以该波长λ的光子能量h ν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.3621.15102(1cos )2(1cos 0.001)1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v vv v v K V lm d I d S RhR R I cddI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==522624.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v vvv v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T 的升高而减小。
光电子技术(第二版)答案详解
光电子技术（第二版）答案详解第一章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：因为， 且 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-===Ω⎰22000212cos 12sin c R R l l d d rdSd c πθπϕθθ 所以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π2. 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。
解：亮度定义:强度定义:ΩΦ=d d I ee可得辐射通量：Ω∆=Φd A L d s s e e θcos在给定方向上立体角为：20cos l A d c c θ∆=Ω则在小面源在∆A c 上辐射照度为：20cos cos l A L dA d E cs s e e e θθ∆=Φ=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照度。
答：由θcos dA d d L e ΩΦ=得θcos dA d L d e Ω=Φ，且()22cos r l A d d +=Ωθ则辐照度：()e e e L d rlrdrl L E πθπ=+=⎰⎰∞2002222ΩΦd d ee I =r r ee A dI L θ∆cos =l 0SR c第1.1题图L e ∆A s ∆A cl 0 θsθc第1.2题图4. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
光电子技术课后答案
第二章:⒉在玻璃( 2.25,1)r r εμ==上涂一种透明的介质膜以消除红外线(0.75)m λμ=的反射。
⑴求该介质膜应有的介电常量及厚度。
⑵如紫外线(0.42)m λμ=垂直照射至涂有该介质膜的玻璃上，反射功率占入射功率百分之多少？⑴1.5n = 正入射时，当n =时，膜系起到全增透作用5 1.225n ==，正入射下相应的薄膜厚度最薄为 00.750.15344 1.225h m nλμ===⨯⑵正入射时，反射率为222200002222000022()cos ()sin 22()cos ()sin G G G G n n nhnhn n n n n n nh nhn n n n ππλλρππλλ-+-=+++正220022220002()cos 3.57%22()cos ()sin G G G nhn n n n nhnhn n n n πλππλλ-==+++⒌一束波长为0.5 m μ的光波以045角从空气入射到电极化率为20.6j ＋的介质表面上，求⑴此光波在介质中的方向（折射角）。
⑵光波在介质中的衰减系数。
⑴2123n =+=n = 由112sin sin n n θθ=得2sin 6θ=2arcsin 6θ= ⑵衰减系数72(0.6)0.6 1.310nr k πλ=-⨯-=⨯=⨯⒍输出波长λ＝632.8nm 的He-Ne 激光器中的反射镜是在玻璃上交替涂覆ZnS 和2ThF 形成的，这两种材料的折射率系数分别为1.5和2.5。
问至少涂覆多少个双层才能使镜面反射系数大于99.5％？设玻璃的折射率G n ＝1.5 由题意： 02220220()0.995()P H H LG P H H L Gn n n n n n n n n n λρ⎡⎤-⎢⎥⎢⎥=≥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦正，，即22222.5 1.51()1.5 1.50.99752.5 1.51()1.5 1.5P P -≤-+ 即 250.0025() 1.5 1.99753P ⨯⨯≥25()532.73P≥ 212.3P = 7P ≈ 故至少涂覆7个双层。
光电子技术基础知到章节答案智慧树2023年东北石油大学
光电子技术基础知到章节测试答案智慧树2023年最新东北石油大学绪论单元测试1.世界上第一台激光器是 ( )。
参考答案:红宝石激光器2.光电子学是光子学与电子学相合而形成的一门学科。
（）参考答案:对3.光电子学的研究对象是光波段的电子学。
（）参考答案:对4.世界上第一台激光器是氦氖激光器。
（）参考答案:错5.信息技术的支柱产业包括光电子技术和计算机技术。
（）参考答案:错第一章测试1.欲使光在两种介质的界面上发生全反射，下面说法正确的是（）。
参考答案:光从介质射向空气，入射角大于临界角2.可见光的波长范围为（）。
参考答案:400-760nm3.光密介质中的场为均匀平面波。
（）参考答案:错4.一束自然光自空气射向一块平板玻璃，设入射角等于布儒斯特角则在界面的反射光为完全偏振光。
（）参考答案:对5.光密介质中合成场的电场和磁场分量的相位差为（）。
参考答案:π/2第二章测试1.1966年，（）等提出了实现低损耗光纤的可能。
参考答案:高锟2.要使光纤导光必须使（）。
参考答案:纤芯折射率大于包层折射率3.光纤的数值孔径与（）有关。
参考答案:相对折射差4.在非对称平板波导中，基模可以在任何频率下存在，但在对称的平板波导中则必须在入射光频率高于一定值时才能实现基模传输。
（）参考答案:错5.在平面介质波导中，当所有满足θ>θ12>θ13时，入射角均可形成导波。
参考答案:对第三章测试1.当一束光射入某些晶体时，出射光会分为两束偏振方向不同的光，向两个方向折射，该性质体现了晶体的（）。
参考答案:各向异性2.KDP晶体沿z轴加电场时，折射率椭球的主轴绕z轴旋转了（）。
参考答案:45°3.发生拉曼-纳斯声光衍射必须满足的条件是（）。
参考答案:超声波频率低，光束传播方向垂直于声波的传播方向，声光作用长度短4.晶体的光轴是指晶体中固定的方向，光沿该方向传播时有双折射现象产生。
（）参考答案:错5.晶体的电光系数越大，对应的半波电压也越大。
张永林第二版《光电子技术》课后习题答案解析.doc
1.1可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 波长：380~780nm 400~760nm 频率：385T~790THz 400T~750THz 能量：1.6~3.2eV1.2辐射度量与光度量的根本区别是什么？为什么量子流速率的计算公式中不能出现光度量？为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应，分析光电敏感器件的光电特性，以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算，常需要对光辐射给出相应的计量参数和量纲。
辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。
根本区别在于：前者是物理（或客观）的计量方法，称为辐射度量学计量方法或辐射度参数，它适用于整个电磁辐射谱区，对辐射量进行物理的计量；后者是生理（或主观）的计量方法，是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计算，称为光度参数。
因为光度参数只适用于0.38~0.78um 的可见光谱区域，是对光强度的主观评价，超过这个谱区，光度参数没有任何意义。
而量子流是在整个电磁辐射，所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量.光源在给定波长λ处，将λ～λ+d λ范围内发射的辐射通量 d Φe ，除以该波长λ的光子能量h ν，就得到光源在λ处每秒发射的光子数，称为光谱量子流速率。
1.3一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。
Φ=L*4πR^2=30*4*3.14*1.5^2=848.23lx1.4一支氦-氖激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad,激光器的放电毛细管为1mm 。
求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的发射比为0.85，求该屏上的光亮度。
32251122()()()6830.2652100.362()()22(1cos )()0.3621.15102(1cos )2(1cos 0.001) 1.4610/cos cos cos 0()0.3v m e v v v v v v v vv v vK V lm d I d S RhR R I cddI I I L cd m dS S r d M dS λλλλλππθλπθπθθπλ-Φ=Φ=⨯⨯⨯=Φ∆Φ==Ω∆Ω∆∆Ω===-∆Φ===⨯--∆∆====⨯∆Φ==52262 4.610/0.0005lm m π=⨯⨯'2'''222''2'2'100.0005(6)0.850.850.85cos 0.85155/cos 2v vvv v v v v l m r mP d r M E L dS lr L d dM l L cd m d dS d πθπθπ=>>=Φ===⋅⋅Φ====ΩΩ1.6从黑体辐射曲线图可以看书，不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长随温度T 的升高而减小。
光电子技术安毓英习题答案全
第一章IRI，如图1.设在半径为的点源的圆盘中心法线上，距盘圆中心为为ec o所示。
试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。
____ e d 解：因为，s dS i R c0上为辐射在被照面，到面源的距离为。
若的入射角，试计算小面源在面积为cccsc o产生的辐射照度。
dI e | __________ e cOsA:解：亮度定义I :强度定c---------------------2I0 cosd cOsL A一 cssee E A上辐射照度为：则在小面源在__________________________________________ e2dA|0,其各处的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） 3.的探测器表面上产生的辐照度。
L均相同，试计算该扩展源在面积为A辐亮度de cosA d d L cosdAd Ld d答：由，且得_____________________________ ee 22cOsddA「1旳「2 2 LEdLI 则辐照度：------------------ e ee20022- I 霓虹灯发的光是热辐射吗？ 4.在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，霓虹灯发的光是电致发光,cosld d d 2sin R 2 c r o 且i.i题图第I o 1 222R I co | 0I1 Id 2 所以eee22R|cOLIA ；被照面的，面源法线与, 辐射亮度为的夹角为 2.如图所示，设小面源的面积为sse o A AAAIS处有一个辐射强度d e Ie L d I e 0 A s cOsAdd L c可得辐射通量：sees cos A cc d 在给定方向上立体角为:图1.2第 _______________不是热辐射。
使原子中气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击,当两极间的电压增加到一定数值时,的电子受到激发。
当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。
光电子技术(安毓英)习题答案
课后题答案1.1设半径为 艮的圆盘中心发现上， 距圆盘中心为l 0处有一辐射强度为I e 的点源S ,如F图所示。
试计算该点光源发射到圆盘的辐射功率。
pl思路分析：要求 e 由公式E e 丄，l edA-都和e 有关，根据条件，都可求出。
解题过程如下:d e dARfE e dA试计算小面源在 A c 上产生的辐射照度。
题过程如下:解:E e又:E el ei o 2代入上式可得:l o法二:l el e dl e R 2lo1.2如下图所示，设小面源的面积为辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为s ；被照面的面积为A ，到面源 A s 的距离为|0。
若c 为辐射在被照面A c 的入射角,E e故:思路分析：若求辐射照度 E e ，则应考虑公式E e卡。
又题目可知缺少"，则该考虑如何求I e 。
通过课本上的知识可以想到公式L edl e ，通过积分则可出I e 。
解dScos亠. dj由L e e可得dScosAI e s L e cos dSe0 e=L e cos A，故:E土L e COS A se—\0—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.均相同。
试计算该扩展源在面积为A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dEe，由公式E e 亠可知，要解此题需求出d e，而朗伯体的辐射通量为dAd e L e dS cos d L e dS,此题可解。
解题过程如下：解：E d ee dAd e L e dS cos d L e dSE e L e dS L ee dA e1.4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。
而热辐射是指由于物体中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象。
因此霓虹灯放电不属于热辐射。
光电子技术(第三版)课后习题答案《电子工业出版社》.pdf
思路分析：由公式 (z) 0
1 ( z )2 可知，若求 需找出 f，解出 f，代入公式 f
R1
z0
f2 z0
0.3 0.42 0.3
0.83 即可求出结果。解题过程如下：
解：
f L 0.4m 2
(0.3) 0
1 ( 0.3) 2 1.2 10 3 f
1 ( 0.3) 2 1.5 mm 0.4
V000 。 由于f和 w0 是一一对应的，因而也可以用作为表征共焦腔高斯
光束的参数，试以 w0 表示f、 wz ， Rz，V000 。
解答：
w0
f
w wz w0
1
z f
2
V000
1 2
Lw02s
L2 , 2
f
L 2
Rz
z
f2 z
f
z f
f z
1.15 今有一球面腔，R1=1.5m，R2=-1m，L=0.8m。试证明该腔为稳定腔。
1.7 黑体辐射曲线下的面积等于在相应温度下黑体的辐射出射度 M。试普朗克热辐射公
式导出 M 与温度的四次方成正比，即
M=常数 T 4
这一关系称为斯忒藩——波尔兹曼定律，其中常数为 5.67 108W / (m2 K 4)
思路分析：对公式 M e (T )
C1 5
1 eC2 T
进行积分即可证明。
1
1.8 宇宙大爆炸遗留在宇宙空间的均匀背景辐射相当于 3K 黑体辐射，此辐射的单体辐
射出射度在什么波长下有极大值？
思路分析：通过 1.6 题不难看出，对于黑体辐射，当辐射出射度取最大值时，波长和温
度 T 有关系，且乘积为常数，此题便可利用这个关系直接求解。解题过程如下：
光电子技术安毓英习题答案(全)
第一章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：因为ΩΦd d ee I =， 且 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-===Ω⎰22000212cos 12sin c R R l l d d r dSd c πθπϕθθ 所以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π2. 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。
解：亮度定义:r r ee A dI L θ∆cos =强度定义:ΩΦ=d d I e e可得辐射通量：Ω∆=Φd A L d s s e e θcos在给定方向上立体角为：20cos l A d cc θ∆=Ω 则在小面源在∆A c 上辐射照度为：20cos cos l A L dA d E cs s e e e θθ∆=Φ= 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照度。
答：由θcos dA d d L e ΩΦ=得θcos dA d L d e Ω=Φ，且()22cos rl A d d +=Ωθ 则辐照度：()e ee L d rlrdrlL E πθπ=+=⎰⎰∞2022224. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。
光电子技术基础课后答案
光电⼦技术基础课后答案《光电⼦技术》参考答案第三章1.⼀纵向运⽤的 KD*P 电光调制器，长为 2cm ，折射率 n =2.5，⼯作频率为 1000kHz 。
试求此时光在晶体中的渡越时间及引起的相位延迟。
解：渡越时间为：L nL2.5 2 10c 2 m 1.671010sdc / n 310 m /s8在本题中光在晶体中的渡越引起的相位延迟量为：210 6Hz 1.6710101.051031m d对相位的影响在千分之⼀级别。
3.为了降低电光调制器的半波电压,采⽤ 4块 z 切割的 KD* P 晶体连接(光路串联,电路并联)成纵向串联式结构。
试问:(1)为了使 4块晶体的电光效应逐块叠加,各晶体 x 和 y 轴取向应如何?(2)若0.628m ,n 01.51,6323.6 10m /V ,计算其半波电压,并与单块晶体调制器⽐较之.。
12 答：⑴⽤与 x 轴或 y 轴成 45夹⾓（为 45°-z 切割）晶体，横向电光调制，沿 z 轴⽅向加电场，通光⽅向垂直于 z 轴，形成(光路串联,电路并联)的纵向串联式结构。
为消除双折射效应，采⽤“组合调制器”的结构予以补偿，将两块尺⼨、性能完全相同的晶体的光轴互成 90串联排列，即⼀块晶体的 y'和 z 轴分别与另⼀块晶体的 z 和 y'平⾏，形成⼀组调制器。
4块 z 切割的 KD P 晶体连接成*⼆组纵向串联式调制器。
（P96） (2)于是，通过四块晶体之后的总相位差为2 L Ld2n 3 or 63V 4 n 3 o r V 63 d相应的半波电压是1 d 1 r 63 L 4 1.51 0.628 10 6 m d 1V dLV0.77310 4 4 n o 33 23.6 10 12m /V L 4 0.19310 4 V dL 该半波电压是单块横向晶体调制器半波电压的四分之⼀倍，是单块纵向晶体调制器半波电压的 1/(2 L/d)倍。
光电子技术课后习题
第一章 光电系统的常用光源1、可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？解：可见光的波长为：380~780nm 频率可由公式算出：Hz Cf 146810)89.7~85.3(10)78.0~38.0(103⨯=⨯⨯==-λ 光子的能量范围由公式可算出：J h E 19143410)23.5~55.2(10)89.7~85.3(10626.6--⨯=⨯⨯⨯==ν3、一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。
解：lmL R dS L dSd L v v v v v 84830)5.1(14.3427030)5.1(44222=⨯⨯⨯==⨯⨯===Φ∴Φ=⎰πππΘ4、一只He ——Ne 激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。
该激光束的平面发散角为1mrad ，激光器的放电毛细管直径为1mm 。
1）求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。
2）若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的反射比为0.85，求该屏上的光亮度。
解：1）在nm 8.632=λ时，V （λ）=0.24lm V k v e m 328.010224.0683)()()(3=⨯⨯⨯=Φ=Φ-λλλ 又R r =2sin θ，且θ=1mrad=0.057度，故：41097.42057.0sin 2sin -⨯==o θ 724222221076.7)1097.4(14.3)2(sin )(--⨯=⨯⨯=====ΩθπππR r Rr R dS 则发光强度cd d d I v v v 57102.41076.7328.0⨯==⨯=ΩΦ=ΩΦ=- 光亮度2112352/1035.51)2101(14.3102.4cos cos m cd r I dS dI B v v v ⨯=⨯⨯⨯⨯===-θπθ光出射度25623/1018.41025.014.3328.0)2101(14.3328.0m lm S dS d M v v v ⨯=⨯⨯=⨯=Φ=Φ=-- 2）∵反射比为0.85，v v Φ=Φ'∴85.0，则v v I I 85.0=光照面直径：m d d o23433101.110)95.91(1097.4201012057.0tan 1021012tan 102-----⨯≈⨯+=⨯⨯+⨯=⨯⨯+⨯=⨯⨯+='θ 则屏上的光亮度：29452252/1076.31095.01057.31)2101.1(14.3102.485.0cos cos m cd r I S d I d B v v v ⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=''=''='--θπθ第三章 光辐射探测器9、探测器的W Hz cm D 211110⋅=*，探测器光敏面的直径为0.5cm ，用于Hz f 3105⨯=∆的光电仪器中，它能探测的最小辐射功率为多少？ 解：归一化探测率为21)(f A D D d ∆=* 2222196.0)25.0(14.3)2(cm d r A d =⨯===ππ 则能探测的最小辐射功率为W D fA D NEP d 101131013.310105196.01-*⨯=⨯⨯=∆==11、某测辐射热计的热导K W G t /1066-⨯=，吸收系数为8.0=η，求吸收5μW 辐射功率后产生的温升。
光电子技术安毓英习题答案(全)
第一章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：因为ΩΦd d ee I =， 且 ()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=-===Ω⎰22000212cos 12sin c R R l l d d r dSd c πθπϕθθ 所以⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=Ω=Φ220012c e e e R l l I d I π2. 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。
解：亮度定义:r r ee A dI L θ∆cos =强度定义:ΩΦ=d d I e e可得辐射通量：Ω∆=Φd A L d s s e e θcos在给定方向上立体角为：20cos l A d cc θ∆=Ω 则在小面源在∆A c 上辐射照度为：20cos cos l A L dA d E cs s e e e θθ∆=Φ= 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照度。
答：由θcos dA d d L e ΩΦ=得θcos dA d L d e Ω=Φ，且()22cos rl A d d +=Ωθ 则辐照度：()e ee L d rlrdrlL E πθπ=+=⎰⎰∞2022224. 霓虹灯发的光是热辐射吗？不是热辐射。
霓虹灯发的光是电致发光，在两端放置有电极的真空充入氖或氩等惰性气体，当两极间的电压增加到一定数值时，气体中的原子或离子受到被电场加速的电子的轰击，使原子中的电子受到激发。
当它由激发状态回复到正常状态会发光，这一过程称为电致发光过程。
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第一章一、填空题1、色温是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。
其并非热辐射光源本身的温度。
2、自发跃迁是指处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发出一个光子的过程。
受激跃迁是指处于高能级态的一个原子在一定的辐射场作用下跃迁至低能级态，并辐射出一个与入射光子全同的光子的过程。
3、受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中均匀展宽主要自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽，非均匀展宽主要有多普勒展宽与残余应力展宽。
4、常见的固体激光器有红宝石激光器、钕激光器或钛宝石激光器（写出两种），常见的气体激光器有 He-Ne激光器、CO激光器或Ar+激光器（写2出两种）。
5、光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量；其静止质量为 0 。
6、激光与普通光源相比具有如下明显的特点：方向性好、单色性好、相干性好，强度大。
7、设一个功率100W的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其辐射强度为100/4π W/sr。
8、设一个功率100W的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在1m远处形成的辐射照度为100/4π W/m2。
9、设一个功率100W的灯泡向各个方向辐射的能量是均匀的，则其在2m远处形成的辐射照度为100/16π W/m2。
二、解答题1、简述光子的基本特性（10分）[答]：光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有能量、动量和质量。
它的粒子属性（能量、动量、质量等）和波动属性（频率、波矢、偏振等）之间的关系满足：（1）ωνη==h E ；（2）22c h c E m ν==，光子具有运动质量，但静止质量为零；（3） k P ϖηϖ=；（4）、光子具有两种可能的独立偏振态，对应于光波场的两个独立偏振方向；（5）、光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，是玻色子。
2、简述激光产生的条件、激光器的组成及各组成部分的作用。
（10分）[答]：必要条件：粒子数反转分布和减少振荡模式数。
充分条件：起振——阈值条件：激光在谐振腔内的增益要大于损耗。
稳定振荡条件——增益饱和效应（形成稳定激光）。
组成：工作物质、泵浦源、谐振腔。
作用：工作物质：在这种介质中可以实现粒子数反转。
泵浦源（激励源）：将粒子从低能级抽运到高能级态的装置。
谐振腔：(1) 使激光具有极好的方向性( 沿轴线) ；(2) 增强光放大作用( 延长了工作物质 )；(3) 使激光具有极好的单色性( 选频 )。
三、计算题1、设一对激光能级为E 2和E 1（g 2=g 1），相应的频率为ν（波长为λ），各能级上的粒子数为n 2和n 1。
求（1）当ν=3000MHz，T =300K 时，n 2/n 1=？（2）当λ=1μm，T =300K 时，n 2/n 1=？（2）当λ=1μm， n 2/n 1=时，温度T =？解：(1)999.03001038.110300010626.6exp exp exp 23634121212=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--T k h T k E E g g n n B B ν (2)21623834121043.11013001038.110310626.6exp exp exp ----⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=λνT k hc T k h n n B B (3)KT T T k hc n n B 66261011038.110310626.61.0ln )ln(62383412=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=-=---λ2、四能级激光器中，激光上能级寿命为τ3 =10-3 s ，总粒子数密度n 0 =3×108m -3 ,当抽运几率达到W 14 =500/s 时，求小信号反转粒子数密度为多少？解: 激光上能级向下能级自发跃迁几率332331110/10A s τ-=== 由四能级系统小信号反转粒子数计算公式有883140143250031010/5001000W n n m W A ∆==⨯⨯=++第二章一、填空题1、光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰减因素主要有： 大气分子的吸收 ，大气分子散射 ，大气气溶胶的衰减 。
2、光在洁净的大气中传播时主要发生 瑞利 散射，散射光的强度与波长的关系是： 散射光强与波长的四次方成反比。
3、光在大雾中传播时主要发生 米-德拜散射 散射，散射光的强度与波长的关系是： 散射光强与波长无关。
4、电光晶体的半波电压是指： 当波x’和y’两个方向振动分量存在半个波长的光程差（π的相位差）时所需加的电压。
5、KDP 晶体沿z 轴加电场时，由单轴晶体变成了双轴晶体，折射率椭球的主轴绕z 轴旋转了 45，此转角与外加电场的大小 无关 ，其折射率变化与电场的大小成 正比 。
6、若在超声功率Ps 一定的情况下，要使Bragg 衍射光强尽量大，则应选择声光材料品质因素M 2 尽可能大 的材料，并要把换能器做 成长而窄（即L大H 小） 的形式。
7、表征光纤的集光本领的物理量是光纤的 数值孔径 ，在弱导条件下表示为：2/11)2(∆≈n NA 。
8、声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为 拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射 两种类型。
9、磁光效应是指 外加磁场作用引起材料光学各向异性的现象 ，法拉第磁光效应的规律（1） 对于给定的介质,光振动面的旋转角与样品的长度和外加的磁感应强度成正比（2） 的传播方向反转时，法拉第旋转的左右方向互换。
10、电致折射率变化是指 晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电场后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小形变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象。
11、光纤色散的主要危害是 使脉冲信号展宽，限制了光纤的带宽或传输容量；多模光纤的色散主要有 模色散、材料色散、波导色散。
`12、光波在大气中传播时，由于 大气气体分子及气溶胶的吸收和散射 会引起光束的能量衰减；由于 空气折射率不均匀， 会引起光波的振幅和相位起伏。
二、是非题1、KDP 晶体沿Z （主）轴加电场时，由单轴晶变成了双轴晶体。
（ √ ）2、KDP晶体沿Z（主）轴加电场时，晶体各个方向上的折射率变化量是相同的。
（× ）3、光纤数值孔径就是指光纤的直径。
（× ）4、光纤的集光能力仅由光纤的折射率分布决定。
（√ ）5、光纤数值孔径代表光纤的集光本领。
（√ ）三、简答题1、概括光纤弱导条件的意义。
[答]：从理论上讲，光纤弱导特性是光纤与微波圆波导间的重要差别之一。
实际使用的光纤，特别是单模光纤，其掺杂浓度都很小，使纤芯和包层只有很小的折射率差。
弱导的基本含义是指很小的折射率差就能构成良好的光纤波导结构，其为制造提供了很大的方便。
2、声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射和布喇格衍射两种类型。
简述它们产生的条件和特征。
[答]：产生拉曼-纳斯衍射的条件：当超声波频率较低，光波平行于声波面入射，声光互作用长度L较短时，在光波通过介质的时间内，折射率的变化可以忽略不计，则声光介质可近似看作为相对静止的“平面相位栅”。
由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生相干作用，形成与入射方向对称分布的多级衍射光，这就是拉曼-纳斯衍射的特点。
产生布喇格衍射条件：声波频率较高，声光作用长度L较大，光束与声波波面间以一定的角度斜入射，介质具有“体光栅”的性质。
衍射光各高级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或1级）衍射光，这是布喇格衍射的特点。
3、利用纵向电光效应和横向电光效应均可实现电光强度调制，纵向电光调制和横向电光调制各有什么优缺点？[答]：纵向电光调制器具有结构简单、工作稳定、不存在自然双折射的影响等优点。
其缺点是半波电压太高，在调制频率较高时，功率损耗比较大。
横向效应运用时，存在自然双折射产生的固有相位延迟，它们和外加电场无关。
在没有外加电场时，入射光的两个偏振分量通过晶后其偏振面已转过了一个角度，这对光调制器等应用不利，应设法消除。
横向效应运用时，总的相位延迟不仅与所加电压成正比，而且与晶体的长宽 比(L/d)有关。
而纵向应用时相位差只和V=E z L 有关。
因此，增大L 或减小d就可大大降低半波电压，但必须采用两块晶体，结构复杂，而且其尺寸加工要求高，对环境温度敏感。
4、何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的哪些参数决定？[答]：当光波的两个垂直分量E x ，E y 的光程差为半个波长（相应的相位差为）时所需要加的电压，称为半波电压。
纵向应用时，6332r n V o λπ=由光波长、线性电光系数、晶体主折射率等参数决定。
横向应用，在略去自然双折射影响的情形下，⎪⎭⎫⎝⎛=L d r n V o 633λπ由光波波长、线性电光系数、晶体主折射率等参数以及晶体长度和宽度决定。
四、综合题试写出外电场E 与KDP 晶体z 轴方向平行时的折射率椭球方程，并证明其变成双轴晶体，写出此时的三个主折射率n z ˊn y ˊ和n z ˊ。
解答：根据已知E x =E y =0，折射率椭球方程变为：x 2/n o 2 + y 2/n o 2 + z 2/n e 2 + 2r 63E z xy = 1由于出现了xy 交叉项，说明在外电场E z 作用下，晶体主轴发生了转动。
作坐标变换，令坐标轴绕z 轴转450，新坐标系为x'，y'，z'，它与旧坐标系的关系为：x = x'cos450 - y'sin450 = √2/2 (x'-y')y =x'sin450 +y'cos450 =√2/2(x'+ y')z = z'可得新坐标系下的折射率椭球方程：x '2(1/n o 2 + r 63E z ) + y '2(1/n o 2 - r 63E z ) +z'2/n e 2= 1变换成晶体主轴坐标系： x'2/n 'x 2 + y '2/n'y 2 + z '2/n'z 2 = 1其中： 1/ /n'x 2= 1/ /n o 2+ r 63E z1/ n'y 2 = 1/ n o 2- r 63E z1/ /n'z 2 = 1/ /n e 2可见外电场E z 的作用不仅使KDP 的主轴绕z 轴旋转了450，而且使n'x ≠ n'y ≠n'z ，即变成了双轴晶体。
第三章一、填空题1、电光调制器的电学性能的基本要求是： 调制效率要高 、 足够的调制带宽。