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1、1 1、普朗克辐射定律、普朗克辐射定律黑体为理想的余弦辐射体，其光谱辐射出射度黑体为理想的余弦辐射体，其光谱辐射出射度 MMe,s,e,s, 角标角标“s”“s”表示黑体由表示黑体由普朗克公式表示为：普朗克公式表示为：Me,s,T2c2h5(ehckT1)式中，式中，k k 为波尔兹曼常数；为波尔兹曼常数；h h 为普朗克常数；为普朗克常数；T T 为绝对温度；为绝对温度；c c 为真空中的光速。为真空中的光速。上式说明，黑体外表向半球空间发射波长为上式说明，黑体外表向半球空间发射波长为 的光谱，其辐射出射度的光谱，其辐射出射度 MMe,s,e,s,是黑体温度是黑体温度 T T 和波长和波长
2、的函数，这就是普朗克辐射定律。的函数，这就是普朗克辐射定律。2 2、斯忒藩、斯忒藩- -波尔兹曼定律波尔兹曼定律将黑体的普朗克公式对波长将黑体的普朗克公式对波长 求积分，得到黑体发射的总辐射出射度：求积分，得到黑体发射的总辐射出射度：Me,sMe,s,dT40式中，式中， 是斯特藩是斯特藩- -波尔兹曼常数，它由下式决定：波尔兹曼常数，它由下式决定：25k4824 5.6710Wm K3215h c可见，可见， MMe, se, s 与与 T T 的四次方成正比，的四次方成正比， 这就是黑体辐射的斯忒藩这就是黑体辐射的斯忒藩- -波尔兹曼定律。波尔兹曼定律。3 3、维恩位移定律、维恩位移定律将
3、黑体的普朗克公式对波长将黑体的普朗克公式对波长 求微分后令其等于求微分后令其等于 0 0，则可以得到峰值光谱辐，则可以得到峰值光谱辐射出射度所对应的波长射出射度所对应的波长 mm与绝对温度与绝对温度 T T 的关系为：的关系为：m2898(m)T可见，可见， 峰值光谱辐出度对应的波长与绝对温度的乘积是常数。峰值光谱辐出度对应的波长与绝对温度的乘积是常数。 当温度升高时，当温度升高时，峰值光谱辐射出射度对应的波长向短波方向位移，这就是维恩位移定律。峰值光谱辐射出射度对应的波长向短波方向位移，这就是维恩位移定律。将式将式 mm代入普朗克公式，得到黑体的峰值光谱辐出度：代入普朗克公式，得到黑体的峰值
4、光谱辐出度：Me,s,m1.309T51015(W cm2m1K5)以上三个定律统称为黑体辐射定律以上三个定律统称为黑体辐射定律。#学习文档 仅供参考1 1、在卫星上测得大气层外太阳光谱的最高峰值在、在卫星上测得大气层外太阳光谱的最高峰值在 mm 处，假设把太阳作为处，假设把太阳作为黑体，试计算太阳外表的温度及其峰值光谱辐射出射度黑体，试计算太阳外表的温度及其峰值光谱辐射出射度 MMe,s,me,s,m。【解】【解】 ：T 2898m 2898 0.465106 6.23103K K4 4 分分峰值光谱辐射出射度为：Me,s,m1.309T510151.3096232510151.23104W
5、 cm2m1K52 2、在距离标准钨丝灯、在距离标准钨丝灯 2m2m 远处放置一个照度计探头，已知探头的光敏面积远处放置一个照度计探头，已知探头的光敏面积为为 0.5 cm0.5 cm2 2，假设照度计测得的最大照度为，假设照度计测得的最大照度为 100(lx)100(lx)。试求： 1标准钨丝灯在该方向的发光强度？2它所发出的总光通量？3所发出的总辐射通量？【解】【解】 ： 1先计算光电探头对标准钨丝灯所张的立体角：S0.5104 21.25105(sr)2r2v EvS1000.5104 5.0103lm再计算光电探头所接收的光通量：计算灯在该方向上的发光强度：Iv v 5.01031.2
6、5105 400cd2灯所发出的总光通量为：v EvS44 5.0103 5000(lm)51.2510v5000 294WKw17.13灯所发出的总辐射通量为：e3 3、将标准钨丝灯为黑体时，试计算它的峰值辐射波长，峰值光谱辐射出射、将标准钨丝灯为黑体时，试计算它的峰值辐射波长，峰值光谱辐射出射度和它的总辐射出射度。度和它的总辐射出射度。【解】【解】 ：标准钨丝灯的温度为 TW=2856K，因此它的峰值辐射波长为：m289828961.015(m)T2856峰值光谱辐射出射度为：Me,s,m1.309T51015=1.3092856510-153W cm2m1K5总辐射出射度为Me,sT45
7、.67108285643.77106W m2K44 4、假设将人体作为黑体，正常人体温的为。、假设将人体作为黑体，正常人体温的为。计算： 1正常人体所发出的辐射出射度为多少 W/m2？学习文档 仅供参考2正常人体的峰值辐射波长为多少 m？峰值光谱辐射出射度 Me,s,m为多少？3人体发烧到 38时峰值辐射波长为多少？发烧时的峰值光谱辐射出射度 Me,s,m又为多少？【解】【解】 ： 1人体正常体的绝对温度为 TK ，根据斯特藩-波尔兹曼辐射定律，正常人体所发出的辐射出射度为：Me,sT45.67108309.5520.27(W/m2)42由维恩位移定律，正常人体的峰值辐射波长为：m28989.
8、36mT4峰值光谱辐射出射度为：Me,s,m1.309T510151.309309.510153.72W cm2nm1K53人体发烧到 38时峰值辐射波长为：m发烧时的峰值光谱辐射出射度为：28982898 9.32 （m ）T27338Me,s,m1.309T510151.3093111015W cm2nm1K55#1 1、什么是三基色原理？彩色重现是什么含义？、什么是三基色原理？彩色重现是什么含义？ 【答答】三基色具有独立性，三基色中任何一色都不能用其余两种色彩合成。三基色具】三基色具有独立性，三基色中任何一色都不能用其余两种色彩合成。三基色具有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比
9、例混合出来，并且混合后得到的颜色有最大的混合色域，其他色彩可由三基色按一定的比例混合出来，并且混合后得到的颜色数目最多。数目最多。人眼的三种感色细胞人眼的三种感色细胞感红细胞、感绿细胞、感蓝细胞，具有合色的能力。当一复感红细胞、感绿细胞、感蓝细胞，具有合色的能力。当一复色光刺激人眼时，人眼感色细胞可将其分解为红光、绿光、蓝光三种单色光，然后混合成色光刺激人眼时，人眼感色细胞可将其分解为红光、绿光、蓝光三种单色光，然后混合成一种颜色。正是由于这种合色能力，才能识别除红、绿、蓝三色之外的更大范围的颜色。一种颜色。正是由于这种合色能力，才能识别除红、绿、蓝三色之外的更大范围的颜色。Page76-77
10、2 2、简述液晶的种类和特点。、简述液晶的种类和特点。 【答答】液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。熔致液晶要溶解在水或有机溶剂中才】液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。熔致液晶要溶解在水或有机溶剂中才显示出液晶态，液晶受控于浓度条件。热致液晶则要在一定的温度范围内才呈现出液晶显示出液晶态，液晶受控于浓度条件。热致液晶则要在一定的温度范围内才呈现出液晶态，液晶光电效应受温度条件控制。态，液晶光电效应受温度条件控制。Page91-923、简述等离子显示的主要发展水平和研究动向。4 4、简述、简述 PNPN 结电致发光原理。结电致发光原理。 【答答】当在】当在PNPN 结施加正向电压时，会使势垒高
11、度降低，耗尽层减薄，能量较大的电子结施加正向电压时，会使势垒高度降低，耗尽层减薄，能量较大的电子和空穴分别注入到和空穴分别注入到 P P 区或区或 N N 区，区，同同 P P 区的空穴和区的空穴和 N N 区的电子复合，区的电子复合，同时以光的形式辐射出同时以光的形式辐射出多余的能量。多余的能量。Page885 5、已知、已知 GaAsGaAs 禁带宽度为禁带宽度为 1.41.4 eVeV，求，求 GaAsGaAs 的的 LEDLED 的峰值波长。而实测的峰值波长。而实测 GaAsGaAs 的的 LEDLED 的的峰值波长为峰值波长为 1 127 nm1 127 nm，为什么？，为什么？ 【
12、答答】 峰值响应波长峰值响应波长取决于制造光敏电阻所用半导体材料的禁带宽度禁带宽度， 其值可由下式估学习文档 仅供参考算：mhc1.241.24103103 885.7 nmPage160EgEg1.4因为在光电半导体中， 杂质和晶格缺陷所形成的能级与导带间的禁带宽度比价带与导带间的主禁带宽要窄得多， 因此波长比峰值响应波长长的光将把这些杂质能级中的电子激发到导带中去，从而使光敏电阻的光谱响应向长波方向有所扩展。Page1606、简述高场交流电致发光ACELACEL发光原理。7 7、液晶有何特点？它主要有哪些电光效应、液晶有何特点？它主要有哪些电光效应? ?主要有哪些应用？主要有哪些应用？ P
13、age93-94【答答】液晶的二个显著的特点：】液晶的二个显著的特点：1 1液晶的各向异性液晶的各向异性在外电场作用下，分子的排列极易发生变化，P 型液晶分子长轴方向平行于外电场方向， N 型液晶分子长轴方向垂直于外电场方向。2 2液晶的双折射液晶的双折射偏振平行于光轴的光在传播时所经历的折射率为非常光 n ne e= = n n，偏振垂直于光轴传播的光所经历的折射率为寻常光n n0 0= = n n。8、试说明自会聚彩色显示管的特点。9 9、试说明扭曲向列、试说明扭曲向列 LCDLCD 的特点。的特点。 Page95-96【答答】入射光通过偏振片后成为线偏振光， 在无电场作用时，线偏振光经过
14、扭曲向列液晶时，由其旋光特性决定偏振光旋转9090。在出射处， 检偏片与起偏片相互垂直， 旋转了 9090的偏振光可以通过，因此呈透光态。在有电场作用时， 当电场大于阈值场强后， 液晶盒内液晶分子长轴都将沿电场方向排列，即与外表呈垂直排列，此时入射的线偏振光不能得到旋转，因而在出射处不能通过检偏片，呈暗态。1818、激光显示系统的分类、组成和特点都是什么？、激光显示系统的分类、组成和特点都是什么？ Page108【答答】 激光显示技术分为三种类型： 第一种是激光阴极射线管LCRTLCRT laser cathode raylaser cathode raytubetube， 其基本原理是用半导
15、体激光器代替阴极射线显像管荧光屏的一种新型显示器件； 第二种是激光光阀显示，基本原理是激光束仅用来改变某些材料 如液晶等的光学参数折射率或透过率，而再用另外的光源使这种光学参数变化而形成的像投射到屏幕上， 从而实现图像显示；第三种是直观式点扫描电视激光显示，它是将经过信号调制过的RGBRGB 三色激光束直接通过机械扫描方法偏转扫描到显示屏上。【激光扫描测量法举例】【激光扫描测量法举例】学习文档 仅供参考激光束经过透镜激光束经过透镜 1 1 后被反射镜反射，后被反射镜反射， 由于同步位相马达的转动而形成扫描光由于同步位相马达的转动而形成扫描光束束 ，扫描光束经过透镜，扫描光束经过透镜 1 1 后
16、变成平行的扫描光束，平行扫描光在扫描过程中被后变成平行的扫描光束，平行扫描光在扫描过程中被工件遮挡。工件遮挡。光束经过透镜光束经过透镜 2 2 后被位于焦平面上的探测器后被位于焦平面上的探测器 D D 接收，接收， 得到一个随时间变化的得到一个随时间变化的光电信号。光电信号。再经过后续的信号处理电路再经过后续的信号处理电路( (主要包括信号放大电路、主要包括信号放大电路、边缘检出电路、边缘检出电路、计数电计数电路等路等) )，就可以得出工件直径的测量值。，就可以得出工件直径的测量值。根据计数器记录的工件挡光时间内的时钟脉冲数，就可以求得工件的直径。根据计数器记录的工件挡光时间内的时钟脉冲数，就
17、可以求得工件的直径。【作业【作业 1 1】假设假设 f f 为透镜为透镜 1 1 的焦距，的焦距，匀速转动同步马达转速为匀速转动同步马达转速为mm，试求光扫试求光扫描的线速度？描的线速度？V L f 2m f 4vmf假设在扫描光束被遮挡的时间假设在扫描光束被遮挡的时间 t t 内计数器的计数为内计数器的计数为 n n， 晶振的时钟频率为晶振的时钟频率为 v v0 0，分频数为分频数为 N N；则被测工件直径的计算公式？；则被测工件直径的计算公式？d Vt 4vm f n14f nv0N【作业【作业 2 2】试设计一个该电路的应用实例，用简要的文字、图形和公式说明。】试设计一个该电路的应用实例，用简要的文字、图形和公式说明。学习文档 仅供参考