张永林第二版《光电子技术》课后习题答案

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2024年3月26日发(作者：)

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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：1.6~3.2eV

1.2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 dΦe，除以该波长λ的光子能量hν，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=848.23lx

1.4一支氦-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。



v

(



)K

m

V(



)

e

(



)6830.265210

3

0.362lm

d

v

(



)

v

(



)



d

S2



Rh

2



(1cos



)

R

2

R

2



v

(



)0.362

I

v

1.1510

5

cd

2



(1cos



)2



(1cos0.001)

I

v



L

v



M

v

dI

v

I

v

I

v

1.4610

11

cd/m

2

2

dScos



Scos



rcos0

d

v

(



)0.362

4.610

5

lm/m

2

2

dS



0.0005

l10mr0.0005m

'

v

'

v

(P6)

d

'

v

r

2

M0.85E0.850.85



L

v

2'

dScos



l

r

2

0.85



L

v

2

'

d

2



'

v

dM

v

'

l

L

v

155cd/m

2

'

ddScos



d2



word 可编辑.

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1.6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。试用普朗克热辐射公式导出



m

T常数

式这一关系式称为维恩位移定律中，常数为2.89810-3mK。

普朗克热辐射公式求一阶导数，令其等于0，即可求的。教材P8

2.1什么是光辐射的调制？有哪些调制的方法？它们有什么特点和应用？

光辐射的调制是用数字或模拟信号改变光波波形的幅度、频率或相位的过程。

光辐射的调制方法有内调制和外调制。

内调制：直接调制技术具有简单、经济、容易实现等优点。但存在波长(频率)的抖动。

LD、LED

外调制：调制系统比较复杂、消光比高、插损较大、驱动电压较高、难以与光源集成、

偏振敏感、损耗大、而且造价也高。但谱线宽度窄。机械调制、电光调制、声光调制、磁光

调制

2.2说明利用泡克尔斯效应的横向电光调制的原理。画出横向电光调制的装置图，说明其中

各个器件的作用。若在KDP晶体上加调制电压U=Um ，U在线性区内，请写出输出光通

量的表达式。

Pockels效应：折射率的改变与外加电场成正比的电光效应。也称线性电光效应。

光传播方向与电场施加的方向垂直，这种电光效应称为横向电光效应。

2.3说明利用声光布拉格衍射调制光通量的原理。超声功率Ps的大小决定于什么？在石英晶

体上应加怎样的电信号才能实现光通量的调制？该信号的频率和振幅分别起着什么作用？

当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性的变化，

并且导致介质的折射率也发生相应的变化。当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现

象，这就是声光效应。

声光介质在超声波的作用下，就变成了一个等效的相位光栅，当光通过有超声波作用的

介质时，相位就要受到调制，其结果如同它通过一个衍射光栅，光栅间距等于声波波长，光

束通过这个光栅时就要产生衍射，这就是声光效应。布拉格衍射是在超声波频率较高，声光

作用区较长，光线与超声波波面有一定角度斜入射时发生的。

2.4说明利用法拉第电磁旋光效应进行磁光强度调制的原理。

磁场使晶体产生光各向异性，称为磁光效应。

法拉第效应：光波通过磁光介质、平行于磁场方向传播时，线偏振光的偏振面发生旋转

的现象。

电路磁场方向在YIG棒轴向，控制高频线圈电流，改变轴向信号磁场强度，就可控制

光的振动面的旋转角，使通过的光振幅随角的变化而变化，从而实现光强调制。

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本文标签： 调制辐射效应电光