南京理工大学-光电检测技术总结汇编

习题01

一、填空题

1、通常把对应于真空中波长在（0.38m μ）到（0.78m μ ）范围内的电磁辐射称为光辐射。

2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。

3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。

4、光量Q ：⎰dt φ，s lm ∙。

5、光通量φ：光辐射通量对人眼所引起的视觉强度值，单位：流明lm 。

6、发光强度I ：光源在给定方向上单位立体角内所发出的光通量，称为光源在该方向上的发光强度，ωφd d /，单位：坎德拉)/(sr lm cd 。

7、光出射度M ：光源表面单位面积向半球面空间内发出的光通量，称为光源在该点的光出射度，dA d /φ,单位：2/m lm 。

8、光照度E ：被照明物体单位面积上的入射光通量，dA d /φ，单位：勒克斯lx 。

9、光亮度L ：光源表面一点的面元dA 在给定方向上的发光强度dI 与该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积之比，称为光源在该方向上的亮度，)cos /(θ∙dA dI ，单位：2/m cd

。 10、对于理想的散射面，有Ee= Me 。

二、概念题

1、视见函数：国际照明委员会（CIE ）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V (λ),或称视见函数。

2、辐射通量e φ：是辐射能的时间变化率，单位为瓦 (1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。

3、辐射强度e I ：从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W ／sr(瓦每球面度)。

4、辐射出射度e M ：辐射体在单位面积内所辐射的通量，单位为2/m W

。 5、辐射照度e E ：单位面积内所接收到的辐射通量，单位为2/m W 。

6、辐射亮度e L ：由辐射表面给定方向发射的辐射强度，除于该面元在垂直于给定方向的平面上的正投影面积。单位为)/(2sr m W ∙。

7、光谱响应度：探测器在波长为λ的单色光照射下，输出电压或电流与入射的单色光功率之比。

8、朗伯定律：发光体在各方向上的辐射亮度一致，有θcos o e I I =。

9、光学多普勒效应：运动物体能改变入射于其上的光波频率。

10、黑体：是一个理想的余弦辐射体，其亮度与方向无关。

11、积分响应度：光电探测器输出的电流或电压与入射总通量之比。

12、光的发生一般有两种方式，温度辐射和发光。

三、简答题

1、辐射照度和辐射出射度的区别是什么？

答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射通量，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射通量。

2、何为余弦辐射体？余弦辐射体的主要特征是什么？

答：假设辐射亮度e L 不随方向而发生变化，且θcos ∝e

I ，有θcos o e I I =，满足该条件的光源为余弦辐射体。

其辐射出射度e M 在数值上是亮度e L 的π倍。

3、什么是光电阴极材料的负电子亲和势,为什么具有负电子亲和势的光电阴极材料有较高的量子效率且光谱范围能向红外区扩展？

电子亲和势：导带底上的电子向真空逸出时所需的最低能量，数值上等于真空能级（真空中静止电子能量）与导带能级c E 之差。

负电子亲和势：真空能级降到导带之下，从而使有效的电子亲和势为负。

因为光吸收系数大；光电子在体内传输过程中受到的能量损失小，使其逸出；表面热垒低，使表面逸出几率大。因为没有表面势垒的阻挡，所以都能有效地逸出表面，因而使得光谱范围向红外区扩展。

四、计算及证明题

证明点光源的辐射照度与距离平方成反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？ 222

.4444I I

d d I I R E E dA R dA R R ϕπϕϕϕπππ=∴=== 设点光源的辐射强度为在理想情况下，点光源的总辐射通量为＝又半径为的球面上的辐射照度为＝

()12

1212212222212221010010010L L I I I I I L L E E E E E R L L L L ==

∴====∴= 设第一个探测器到点光源的距离为，第二个探测器到点光源的距离为 又 又由于 习题02

一、填空题

1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。

2、价电子的运动状态发生变化,使它跃迁到新的能级上的条件是（具有能向电子提供能量的外力作用）、（电子跃入的那个能级必须是空的）。

3、热平衡时半导体中自由载流子浓度与两个参数有关：一是在能带中（能态的分布），二是这些能态中（每一个能态可能被电子占据的概率）。

4、半导体对光的吸收有（本征吸收）（杂质吸收）（自由载流子吸收）（激子吸收）（晶格吸收）。半导体对光的吸收主要是（本征吸收）。

5、光电探测器的主要作用是光信号转换成电信号。

6、本征吸收的条件：光子能量必须大于半导体的禁带宽度g E ，g E h >ν,()m E E h c g

g μλ24.10=⋅=。 7、光电检测的核心为光电传感器。

8、可用作干涉光源的有He-Ne 激光和钠光。

9、作为一个完整的检测系统应包括信息的获得、变换、处理和显示几个部分，因此，光电检测系统由光电检测器件、输入电路、前置放大器等三部分组成。

10、检测以光信息的变换为基础，它有两种基本工作原理，将光信号转换成电信号，将电信号转换成所需检测物体的信息参数。

11、良好的光电发射材料，光吸收系数要大，有一定的电导率，溢出深度要小，材料的溢出功要小。