光电子技术课后习题解析：亮度比较与辐射通量计算

"光电子技术-课后习题答案.pdf" 光电子技术是研究光与物质相互作用以及电子在光子能量转换过程中的科学，它涵盖了光学、电子学、材料科学等多个领域。课后习题答案涉及到光辐射、光源、亮度、辐射通量、兰伯特定律、空腔辐射以及激光器的特性等多个知识点。 1. 光亮度与人眼感知： 亮度是衡量光源在某一方向上单位投影面积上的光强，通常用cd/m²表示。题目中提到的亮度公式Xᵥ=𝑘𝑚∫𝑋𝑒(𝜆)𝑉(𝜆)𝑑𝜆，其中Xᵥ是亮度，Vk是明视或暗视见函数，Xe(λ)是辐射强度。题目通过比较不同波长光源在加入光衰减器后的亮度变化，说明了人眼对不同波长光线的感知差异。在明亮环境下，人眼对短波长（如435.8nm）的感知更敏感；而在暗环境中，对长波长（如546.1nm）的感知更显著。 2. 辐射通量与角张量： 辐射通量是单位时间内通过某一面积的辐射能量，表示为Φ=L∙dS∙Ω，其中L是辐射亮度，dS是面积元素，Ω是立体角。题目中计算了各向同性面积元在特定张角内发射的辐射通量，并在小角度近似下简化了计算公式。 3. 兰伯特定律与太阳辐射： 兰伯特定律是描述黑体辐射的定律，指出黑体在单位面积上向各个方向发射的能量与波长和绝对温度的四次方成正比。题目利用这个定律计算了太阳对地球的垂直辐射通量，并求出了太阳每平方米面积上发射的辐射通量。 4. 空腔辐射与峰值波长变化： 空腔辐射本领与温度相关，根据斯特藩-玻尔兹曼定律，辐射本领与绝对温度的四次方成正比。当总辐射本领加倍时，温度上升，根据维恩位移定律，峰值波长会随着温度的升高而减小。 5. 激光器的参数计算： 对于氦氖激光器，可以计算光通量（功率除以发光效率）、发光强度（光通量除以立体角）、光亮度（发光强度除以发射面的面积）和光出射度（光亮度除以发射面的反照率）。激光束在远处漫反射屏上的光亮度则要考虑激光束的传播、扩散以及反射屏的反射比。 这些习题解答深入浅出地介绍了光电子技术中的基础概念和计算方法，对于理解和掌握相关知识有着重要的作用。通过这些习题，学习者可以提升对光辐射、光学系统、热辐射和激光特性的理解。