光电检测技术课程作业及答案(打印版)概要教学提纲
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m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）。
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：辐射通量又称辐射功率，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、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为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)。
三、简答题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特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
光电检测技术试题及答案
第一章1.本课程的名称为？光电检测技术（只输入汉字，不加书名号，不加任何标点）2.本课程教材的名称为？光电测试技术（只输入汉字，不加书名号，不加任何标点，不写版次）3.本课程主要讲解内容为教材中的前五章和将在第二三章之间增加的补充内容。
√4.光电检测技术是将电子学与光学融合为一体，通过电信号到光信号的转换来实现信息获取、处理与测量的技术。
√5.光电检测技术的特点是（D）。
A.高精度，高速度，具有很强的信息处理与运算能力B.非接触，远距离、大量程C.抗电磁干扰D.以上都是6.在现代工程装备中，检测环节的成本约占生产成本的百分比约为（B）A.5%~7%B.50%~70%C.10%D.90%7.光学变换和光电转换是光电测量的核心部分。
√第二章1可见光是电磁辐射波谱中人眼可以感知的部分，一般情况下，可见光的波长范围在 _380_nm 到 _780_nm 之间。
（按照本书和本节课所讲的标准）2光度学量衡量的是电磁辐射对人眼刺激大小的感觉，因此在可见光波段才有意义。
√3视觉神经对不同波长光的感光灵敏度不同，人眼对各种波长光的相对灵敏度，称为“光谱光视效能”或者“视见函数”，其最大值为1，无量纲。
√4光度学的七个基本物理量为光通量、光量、_发光强度（光强度；光强）_ 、光亮度、出射度、光照度、曝光量，其中_光照度（照度）_和曝光量是描述物体受光的参量，其余五个皆为描述光源发射光的特性参量。
5、1W的波长为1064nm的光，其光通量为（B）。
A. 1lmB. 0lmC. 683lmD. （1/683）lm6、（ C ）是发光强度的单位，也国际单位制（SI）的7个基本单位之一。
A. 焦耳(J)B. 流明(lm)C. 坎德拉(cd)D. 勒克斯(lx)7已知某辐射源发出的辐射功率为1W，该波长对应的光谱光视效率为0.5，则该辐射源辐射的光通量为（B）。
（已知人眼在明视条件下的光功当量为680lm/W）A．680 lm B.340 lm C.1360 lm D.0 lm8辐射通量与光通量的单位是相同的。
光电检测技术课程作业及答案(打印版)概要
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（mμ）到（mμ）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）。
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：辐射通量又称辐射功率，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、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为 (瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为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)。
三、简答题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特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍。
答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为()122222222211221211001001010E E L I E L I L I L I E R IE L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光习题02 一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
《 光电检测技术 》教学大纲
《光电检测技术》教学大纲课程代码：课程中文名：光电检测技术课程英文名：课程类别：专业技术科适用专业：光伏材料应用、光伏发电应用、电子技术等专业课程学时： 48学时课程学分： 3学分一、课程的专业性质、地位和作用（目的）1、性质：必修2、地位：光电检测技术是光学与电子学技术相结合而产生的一门新型检测技术，它是利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示。
光电检测技术是现代检测技术最重要的手段和方法之一。
3、作用：通过本课程的教学，使学生了解和掌握各种光电器件的结构、工作原理、工作过程、工作特性及其基本的应用，培养学生通过了解器件的性能特点来搭建检测系统的能力，培养学生学习的能力和综合运用知识的能力，培养学生理论联系实际的学风和科学态度，提高学生的分析处理实际问题的能力，为以后的工作和学习打下基础。
二、教学内容、学时分配和教学的基本要求第一章光电检测应用中的基础知识6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0 学时1.1 辐射度学和光度学基本概念1.2 半导体基础知识1.3 基本概念1.4 光电探测器的噪声和特性参数重点:辐射度学和光度学基本概念难点:光电探测器的噪声和特性参数教学要求:本章介绍了光电检测应用中的基础知识，要求学生对基本概念有理解，进而掌握光电探测器的噪声及特性参数第二章光电检测中的常用光源3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时2.1 光源的特性参数2.2 热辐射源2.3 气体放电光源2.4 固体发光光源2.5 激光器重点：光源的特性参数难点：气体、固体发光光源和激光器的工作原理教学要求:本章要求学生掌握各种固体发光的工作原理及其应用第三章结型光电器件 6 学时，理论教学6 学时，实践或其他教学0学时3.1 结型光电器件工作原理3.2 硅光电池3.3 硅光电二极管和硅光电三极管3.4 结型光电器件的放大电路3.5 特殊结型光电二极管3.6 结型光电器件的应用举例——光电耦合器件重点：结型光电器件的工作原理；硅光电池的工作原理及特性；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较难点：结型光电器件的放大电路及应用举例——光电耦合器件教学要求：要求学生掌握硅光电池的工作原理；硅光电二极管和硅光电三极管的性能比较及结型光电器件的放大电路及应用——光电耦合器件第四章光电导器件6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时4.1光敏电阻的工作原理4.2 光敏电阻的主要性能参数4.3 光敏电阻的偏置电路和噪声4.4 光敏电阻的特点和应用重点：光敏电阻的工作原理和特性参数难点：光敏电阻的应用教学要求：要求学生掌握光敏电阻的工作原理及性能参数及光敏电阻的应用第五章真空光电器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时5.1 光电阴极5.2 光电管与光电倍增管5.3 光电倍增管的主要特性参数5.4 光电倍增管的供电和信号输出电路5.5 微通道板光电倍增管5.6 光电倍增管的应用重点：光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数难点：光电倍增管的供电和信号输出电路及应用教学要求：要求学生掌握光电管与光电倍增管的工作原理、特性参数及实际应用第六章真空成像器件3学时，其中理论教学3学时，实践或其他教学0学时6.1像管6.2常见像管6.3摄像管6.4光导靶和存储靶6.5摄像管的特性参数6.6摄像管的发展方向重点：像管与摄像管的工作原理难点：光导靶和存储靶的原理及摄像管的特性参数教学要求：要求学生掌握像管与摄像管的工作原理及特性参数第七章固体成像器6学时，其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时7.1 电荷耦合器件7.2 电荷耦合器件的分类7.3 CCD摄像机分类7.4 CCD的特性参数7.5 自扫描光电二极管阵列7.6 固体摄像器件的发展现状和应用重点：电荷耦合器件的工作原理；CCD的特性参数难点：自扫描光电二极管阵列教学要求：要求学生掌握CCD固体成像器件的工作原理第八章红外辐射与红外探测器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时8.1 红外辐射的基础知识8.2 红外探测器8.3 红外探测器的性能参数及使用中应注意的事项8.4 红外测温8.5 红外成像8.6 红外无损检测8.7 红外探测技术在军事上的应用重点：红外探测器的工作原理、性能参数及使用中应注意的事项难点：红外探测器的具体应用教学要求：要求学生掌握红外辐射的基础知识，并掌握红外探测器的各种具体应用第九章光导纤维与光纤传感器6学时其中理论教学 6 学时，实践或其他教学0学时9.1 光导纤维基础知识9.2 光导纤维的应用9.3 光纤传感器的分类及构成9.4 功能型光纤传感器9.5 非功能型光纤传感器重点：光导纤维的基础知识及功能型光纤传感器的工作原理难点：非功能型光纤传感器的工作原理教学要求：要求学生掌握光导纤维的基础知识，并掌握光纤传感器的工作原理第十章太赫兹波的产生与检测3学时其中理论教学 3 学时，实践或其他教学0学时10.1 概述10.2 THz辐射光谱学10.3 THz辐射成像重点：THz辐射成像的原理难点：THz辐射成像的原理教学要求：要求学生掌握THz辐射成像的原理三、各章节教学课时分配表本课程各部分教学内容计划学时数分配如下：四、课程的考核办法和成绩评定：1、考试 2.笔试（闭卷）3.平时成绩比重：平时成绩（包括考勤、作业、答疑、课堂练习、课外实验、等）占30%4.期末成绩比重:卷面考试占70%。
光电检测技术课程作业及答案打印版概要
光电检测技术课程作业及答案打印版概要简介光电检测技术是一种通过电子元件和光学器件相互配合完成检测任务的技术，目前被广泛应用于机器人、仪表仪器、军事航天以及生物医药等领域。
光电检测技术是一门深度交叉的学科，涉及到光学、电子学、控制学等多个学科的知识，因此对学生的学习、掌握和掌握技能都有很大的挑战。
本文将提供光电检测技术课程的作业及答案打印版概要，帮助同学们更好地学习、复习和掌握光电检测技术。
课程作业本课程的作业包含三个部分，分别是：1. 知识点梳理光电检测技术的知识点非常丰富，需要同学们对各种的传感器、滤波器、光源以及电路等知识点进行归纳和。
通过对知识点的梳理可以更好地理解和掌握光电检测技术的核心概念。
2. 实验设计在实验课中，同学们将会亲手操作光电检测技术相关的设备和仪器，完成各种光电检测技术的实验。
在实验设计环节，需要同学们自主设计实验方案，包括实验目的、设备清单、数据采集方案以及实验数据分析等，全面提高同学们的实验设计与实验能力。
3. 报告撰写课程涉及到的实验项目将会要求同学们撰写实验报告，在实验报告中需要写明实验目的、实验原理、实验步骤和实验结果，同时对实验中遇到的问题进行分析和。
通过写实验报告，同学们可以更好地理解和掌握光电检测技术的应用。
答案打印版每个作业的答案都是课程教师出题并认可的标准答案，与课程中的出题考点相吻合。
答案打印版主要用于同学们进行自我测验或考前复习，以帮助同学们更好地掌握光电检测技术知识和实验技能。
光电检测技术是一门重要的现代科学技术，它在现代工程和科学领域中有着广泛的应用。
通过此篇概要，希望同学们能够更好地掌握本课程所涉及的知识点，更好地完成作业和实验设计，同时也能够通过本文提供的答案打印版进行自我考核和复习，以达到更好的学习效果。
光电检测技术课后部分答案
第一章1.举例说明你知道的检测系统的工作原理激光检测一激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。
山于仿制困难，故用于辨伪很准确。
2.简述光电检测系统的组成和特点组成：（1）光学变换：时域变换-------调制振幅，频率，相位，脉宽空域变换-------光学扫描光学参量调制：光强，波长，相位，偏振形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。
（2）光电变换，变换电路，前置放大将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）（3）电路处理放大，滤波，调制，解调，A/D，D/A，微机与接口，控制。
第二章1.试归纳总结原子自发辐射，受激吸收，受激辐射三个过程的基本特征。
自发辐射：处于激发态的原子在激发态能级只能一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出光子。
受激辐射：在外来光的作用下，原子从激发态能级跃迁到低能级，并发射一个与外来光完全相同的光子。
受激吸收：处于低能级的原子，在外来光的作用下，吸收光子的能量向高能级跃迁。
2.场致发光（电致发光）有哪几种形式，各有什么特点结型电致发光（注入式发光）：在p-n结结构上面加上正向偏压(即p区接电源正极，n区接电源负极)时，引起电子由n区流入(在物理上称为“注入”)p区，空穴由p区流入n区，发生了电子和空穴复合而产生发光。
粉末电致发光：这是在电场作用下，晶体内部电子与空穴受激复合产生的发光现象。
两电极夹有发光材料薄膜电致发光：薄膜电致发光和粉末电致发光相似，也是在两电极间夹有发光材料，但材料是一层根薄的膜，它和电极直接接触，不混和介质。
3.为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光加正向偏压时，外加电压削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强，构成少数载流子的注入，产生电子和空穴的复合，从而释放能量，并产生电致发光现象。
4.发光二极管的外量子效率与射出的光子数，电子空穴对数，半导体材料的折射率有关。
光电检测技术习题答案
光电检测系统作业答案：第一章：1-2：使用一定的敏感器和传感器，对被测量感知，并转化为电信号，实现非电量的检测。
1-7：题目自拟。
第二章：2-2：光照PN结产生光生载流子，在PN结两端出现电动势，称为光生伏特效应。
在光生伏特效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，少数载流子的寿命通常很短，所以光生伏特效应的探测器比光电导探测机器有更快的响应速度。
2-4：光电效应是指光照射到物体表面上使物体发射电子、或电导率发生变化、或产生光电动势的现象。
光电效应实质上是入射光辐射与物质中束缚于晶格的电子或自由电子的相互作用所引起的。
光电效应对光频率(波长)具有选择性，在光子与电子的相互作用下，其响应速度比较快。
按照是否发射电子可将光电效应分为内光电效应和外光电效应，具体有光电子发射效应、光电导效应、光生伏特效应等。
光热效应是指探测元件在吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的变化，而是把吸收的光能变为晶格的热运动，引起探测元件温度的上升，温度上升的结果又使探测元件与温度有关的电学性质或其他物理性质发生变化。
原则上，光热效应对光波频率(波长)没有选择性，因而物质温度的变化仅决定于光功率，而与入射光辐射的光谱成分无关。
因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。
光热效应包括热释电效应、温差电效应和辐射热计效应等。
第三章3-4：该题参数不够3-5：光电导器件响应时间受入射光的照度、所加电压和负载电阻大小等因素限制。
光伏器件的工作频率比光电导器件的工作频率高。
实际使用中主要通过电路设计来改善工作频率响应，如合理地设计负载电阻的大小。
3-13: 由于光照度增大到一定程度后，硅光电池的p-n 结产生的光生载流子数达到饱和，其开路电压也将受到势垒高度的限制，因此不会再随入射照度的增大而增大。
硅光电池的最大开路电压由表达式可得lnI S U U T oc Φ=，其中U T ≈0.26mV ，S 为光电灵敏度，Ø为光照度，通常U oc ≈0.45~0.6V 。
光电检测技术课后部分答案
第一章1.举例说明你知道的检测系统的工作原理激光检测一激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。
山于仿制困难，故用于辨伪很准确。
2.简述光电检测系统的组成和特点组成：（1）光学变换：时域变换-------调制振幅，频率，相位，脉宽空域变换-------光学扫描光学参量调制：光强，波长，相位，偏振形成能被光电探测器接收，便于后续电学处理的光学信息。
（2）光电变换，变换电路，前置放大将信息变为能够驱动电路处理系统的电信息（电信号的放大和处理）（3）电路处理放大，滤波，调制，解调，A/D，D/A，微机与接口，控制。
第二章1.试归纳总结原子自发辐射，受激吸收，受激辐射三个过程的基本特征。
自发辐射：处于激发态的原子在激发态能级只能一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出光子。
受激辐射：在外来光的作用下，原子从激发态能级跃迁到低能级，并发射一个与外来光完全相同的光子。
受激吸收：处于低能级的原子，在外来光的作用下，吸收光子的能量向高能级跃迁。
2.场致发光（电致发光）有哪几种形式，各有什么特点结型电致发光（注入式发光）：在p-n结结构上面加上正向偏压(即p区接电源正极，n区接电源负极)时，引起电子由n区流入(在物理上称为“注入”)p区，空穴由p区流入n区，发生了电子和空穴复合而产生发光。
粉末电致发光：这是在电场作用下，晶体内部电子与空穴受激复合产生的发光现象。
两电极夹有发光材料薄膜电致发光：薄膜电致发光和粉末电致发光相似，也是在两电极间夹有发光材料，但材料是一层根薄的膜，它和电极直接接触，不混和介质。
3.为什么发光二极管的PN结要加正向电压才能发光加正向偏压时，外加电压削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强，构成少数载流子的注入，产生电子和空穴的复合，从而释放能量，并产生电致发光现象。
4.发光二极管的外量子效率与射出的光子数，电子空穴对数，半导体材料的折射率有关。
光电检测技术作业答案
多练出技巧巧思出硕果光电检测技术作业2光电导灵敏度S g=0.5 X10-6 S / 1. 设某只C dS 光敏电阻的最大功耗为30mW，lx ，暗电导 g=0 。
试求当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 时的极限照度。
2. 在如图所示的照明灯控制电路中，将上题所给的C dS 光敏电阻用作光电传感器，若已知继电器绕组的电阻为 5 K，继电器的吸合电流为 2mA，电阻R 1K。
求为使继电器吸合所需要的照度。
要使继电器在 3lx 时吸合，问应如何调整电阻器R？3.在如图所示的电路中，已知 R b820，R e3.3k,U w4V ，光敏电阻为 R p ， 当光照度为 40lx 时输出电压为 6V ，80lx 时为 9V 。
设该光敏电阻在 30~100lx 之间的值不变。
试求：（1） 输出电压为 8V 时的照度。
（2）若 R e 增加到 6 k ，输出电压仍然为 8V ，求此时的照度。
（3）若光敏面上的照度为 70lx ，求 R e 3.3k 与 R e 6k时输出的电压。
（4）求该电路在输出电压为 8V 时的电压灵敏度。
4. 影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些？为什么PN结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107 Hz？5 为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再随入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？为什么硅光电池的有载输出电压总小于相同照度下的开路电压？6 硅光电池的内阻与哪些因素有关？在什么条件下硅光电池的输出功率最大？答：（1）极电容，串接电阻，串接电阻越小越好。
（2）显然，存在着最佳负载电阻Ropt，在最佳负载电阻情况下负载可以获得最大的输出功率Pmax7 光生伏特器件有几种偏置电路？各有什么特点？8. 选择最适当的答案填入括号中（只有一个答案正确）（1）用光电法测量某高速转轴（15000r / min ）的转速时，最好选用（D）为光电接收器件。
光电检测答案
光电检测技术-复习大纲2014春班1.基本概念原理1) Lamberts Cosine Law 的定义及解释。
I=I*cosa。
朗伯余弦定律，朗伯辐射表面在某方向辐射光强随该方向和法线之间夹角余弦变化。
2)照度与距离平方成反比定律若均匀点光源向空间发射球面波，则点光源在传输方向上某点的照度与该点到点光源距离平方成反比。
3)亮度守恒定律光在同一介质中传播时，若传输过程中无能量损失，则光能传输的任意表面亮度相等且守恒。
2.光源1)发光的机理：热辐射、发光。
一、一类是物质受热，产生热辐射而发光；二、一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态(非稳定态)在返回到基态的过程中，以光的形式放出能量。
2)光源类型：黑体辐射，非相干光，激光。
区别是什么。
一、黑体辐射：能量按波长的分布仅与温度有关，随着温度不同，光的颜色各不相同；二、非相干光：相位无规则变化，总光强是各束光的总合，一般普通光源即为非相干光；三、激光光源：受激辐射，有很好的相干性。
....3)激光器的主要构成部分及其作用。
①工作物质(又称激活媒质或增益介质):粒子有适当能级结构，可实现粒子数反转；②激励能源：抽运(又叫泵浦),即把大量粒子激励到激光上能级(高能级);③光学谐振腔：选模(提高N即相干性),实现光学正反馈。
4)激光的特点。
高方向性、高亮度和高功率辐射密度、高单色性、高相干性5)何为黑体，黑体的辐射光谱特征(黑体辐射三定理)。
一、在任何条件下，对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射的物体，即吸收比为1的物体。
二、①黑体发射的光谱是连续的；②黑体单色辐射力随温度身高而增大，单色辐射力曲线下的面积就是黑体辐射力曲线下的面积就是黑体的总辐射力；③给定温度下，黑体的单色辐射力具有一最大值，对应波长称为最大单色辐射力波长。
随着温度升高，最大单色辐射力波长向短波方向移动；三、斯特潘一玻尔兹曼定律、维恩位移定理、普朗克定律3光信道1)采用激光无线通信时，信道对其影响可能有哪些?由于大气散射、折射、湍流等诸多因素的影响，会造成激光信号在传输过程中能量衰减，光强闪烁，光束随机偏转。
光电检测课后习题部分答案
第二章简述光生伏特效应的工作原理.为什么光伏效应器件比光电导效应器件有更快的响应速度？答：（1）光生伏特效应的工作基础是内光电效应.当用适当波长的光照射PN结时，由于内建场的作用（不加外电场），光生电子拉向n区，光生空穴拉向p区，相当于PN结上加一个正电压.（2）光伏效应中，与光照相联系的是少数载流子的行为，因为少数载流子的寿命通常很短，所以以光伏效应为基础的检测器件比以光电导效应为基础的检测器件有更快的响应速度.比较光电效应和光热效应在作用机理、性能及应用特点等方面的差异？1.光电效应：指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。
探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。
光子能量的大小，直接影响内部电子状态的改变。
特点：光子效应对光波频率表现出选择性，响应速度一般比较快。
2. 光热效应：探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。
特点：原则上对光波频率没有选择性，响应速度一般比较慢。
（在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。
第三章3-143-253-26第四章4-24-34-4第五章1、直接检测系统的基本原理是什么？为什么说直接检测又叫包络检测？所谓光电直接检测是将待测光信号直接入射到光检测器光敏面上，光检测器响应于光辐射强度而输出相应的电流或电压。
光检测器输出的电流第一项为直流项，若光检测器输出端有隔直流电容，则输出光电流只包含第二项，这就是包络检测的意思。
2、何谓莫尔条纹？应用几何光学原理解释，为什么说莫尔条纹测试技术具有光学放大作用？若两块光栅相互重叠，并且使他们的栅线之间形成一个较小的夹角，当光栅对之间有相对运动时，透过光栅对看另一边的光源，就会发现有一组垂直于光栅运动方向的明暗相间的条纹移动，这就形成莫尔条纹。
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m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）。
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：辐射通量又称辐射功率，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、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为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)。
三、简答题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特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴==ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
光电检测作业题目及答案
Ω==∴Ω==∴==∴==∴=493)(520)(6.0)lg()lg(1)(4143132112rrrg P r g P E E R E E R E E R R r E S R I U UE S I λ3.5m E hc g μλ0353.12.1/10310626.6/8340=⨯⨯⨯==-eV hc E g 4.1/0==λ3.8答：图a 为恒流偏置电路，图b 为恒压偏置电路。
5.1答：由光窗材料和光电阴极材料决定（短波限由前者，长波限由后者）5.4答：在较强辐射作用下倍增管的灵敏度下降的现象，称为疲劳。
光电倍增管在正常情况使用的情况下，随着时间的积累，灵敏度下降，称为衰老。
其别：疲劳时暂时的现象，避过一段时间后，灵敏度将会全部或部分恢复过来，而衰老是永久的，是不能恢复的。
因为这样做，会使充电后的倍增管的阳极长时间在强辐射下，引起光电倍增管的疲劳和衰老现象。
7.1答：基本原理：检测系统科经光学天线或直接由探测器接收光信号，在起前段还可以经过频率滤波和空间滤波处理。
接收到的光信号入射到光探测器的光敏面上。
同时，光学天线也接收到背景辐射，并与信号光一起入射到探测器光敏面上。
因为光电探测器输出的光电流为：)](1[)](1[t d P h e t d P I P +=+=νηβ。
式中，第一项为直流电平，可以用隔直电容隔掉；第二项为所需要的信号，即光载波的包络检测。
7.2答：（1）利用信号调制及选频技术可一直噪声的引入，噪声的大小与电路的频带宽度成。
正比，因此放大器应该采用带宽尽可能窄的选频放大器或锁放大器。
（调制）(2)将器件制冷，减少热发射，降低产生—复合噪声。
采用半导体制冷、杜瓦瓶液态气体制冷或专用制冷机制冷。
（制冷）（3）采用最佳条件下的偏置电路，使信噪比（S/N ）最大。
（偏置）7.4答：四象限光电池PSD优点 1.结构简单，电路部分不复杂2.在测量精度要求不高场合应用广泛。
1.对于光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，与光的中心能量位置有关。
《光电检测技术-题库》（2）讲课讲稿
《光电检测技术-题库》（2）讲课讲稿《光电检测技术-题库》(2)《光电检测》题库⼀、填空题1.对于光电器件⽽⾔，最重要的参数是、和。
2.光电倍增管由阳极、光⼊射窗、电⼦光学输⼊系统、和等构成。
3.光电三极管的⼯作过程分为和。
4.激光产⽣的基本条件是受激辐射、和。
5. ⾮平衡载流⼦的复合⼤致可以分为和。
6.在共价键晶体中，从最内层的电⼦直到最外层的价电⼦都正好填满相应的能带，能量最⾼的是填满的能带，称为价带。
价带以上的能带，其中最低的能带常称为，与之间的区域称为。
7.本征半导体在绝对零度时，⼜不受光、电、磁等外界条件作⽤，此时导带中没有，价带中没有，所以不能。
8.载流⼦的运动有两种型式，和。
9. 发光⼆极管发出光的颜⾊是由材料的决定的。
10. 光电检测电路⼀般情况下由、、组成。
11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光敏电阻属于效应。
12.半导体对光的吸收⼀般有、、、和这五种形式。
13. 光电器件作为光电开关、光电报警使⽤时，不考虑其线性，但要考虑。
14.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产⽣光电效应。
15.光电倍增管由阳极、光⼊射窗、电⼦光学输⼊系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。
16.描述发光⼆极管的发光光谱的两个主要参量是和。
17.检测器件和放⼤电路的主要连接类型有、和等。
18..使⽤莫尔条纹法进⾏位移-数字量变换有两个优点，分别是和。
19.电荷耦合器件（CCD）的基本功能是和。
20.光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进⾏分类，按照信号性质可以分为和。
21.交替变化的光信号，必须使所选器件的⼤于输⼊信号的频率才能测出输⼊信号的变化。
22.随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。
23.硅光电池在偏置时，其光电流与⼊射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较⼤。
24.发光⼆极管的峰值波长是由决定的。
⼆、名词解释1. 光亮度：2. 本征半导体：3. N型半导体：4. 载流⼦的扩散运动：5. 光⽣伏特效应：6. 内光电效应：7.光电效应8.量⼦效率9.分辨率10.⼆次调制11.⼆值化处理12.光电检测技术13.响应时间14.热电偶15.亮度中⼼检测法三、判断正误1. A/D变换量化误差不随输⼊电压变化⽽变化，是⼀种偶然误差。
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思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m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）。
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：辐射通量又称辐射功率，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、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为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)。
三、简答题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特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为ΘΘ ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴==ΘΘ又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 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）。
二、概念题1、禁带、导带、价带：禁带：晶体中允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。
导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。
价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。
2、热平衡状态：在一定温度下，激发和复合两种过程形成平衡，称为热平衡状态，此时载流子浓度即为某一稳定值。
3、强光注入、弱光注入：强光注入：满足n n p n >>n n0p n0＝n i×n i n n0 <Δn n＝Δp n条件的注入称为强光注入。
弱光注入: 满足n n p n>n n0p n0＝n i×n i n n0 >Δn n＝Δp n条件的注入称为弱光注入。
4、非平衡载流子寿命τ：非平衡载流子从产生到复合之前的平均存在时间。
三、简答题1、掺杂对半导体导电性能的影响是什么？答：半导体中不同的掺杂或缺陷都能在禁带中产生附加的能级，价带中的电子若先跃迁到这些能级上然后再跃迁到导带中去，要比电子直接从价带跃迁到导带容易得多。
因此虽然只有少量杂质，却会明显地改变导带中的电子和价带中的空穴数目，从而显著地影响半导体的电导率。
2、为什么空穴的迁移率比电子的迁移率小？答：迁移率与载流子的有效质量和平均自由时间有关。
由于空穴的有效质量比电子的有效质量大，所以空穴的迁移率比电子的迁移率小。
3、产生本征吸收的条件是什么？答：入射光子的能量（hν）至少要等于材料的禁带宽度。
即()m E E h c gg μλ24.10=⋅=四、计算题 1、 本征半导体材料Ge 在297K 下其禁带宽度E g =0.67(eV)，现将其掺入杂质Hg ，锗掺入汞后其成为电离能E i =0.09(eV)的非本征半导体。
试计算本征半导体Ge 和非本征半导体锗汞所制成的光电导探测器的截止波长。
解：()()()()()()m m m E m m m E i g μμμλμμμλ778.1309.024.124.1851.167.024.124.10201======2、某种光电材料的逸出功为1Ev ，试计算该材料的红限波长。
（普朗克常数h ＝6.626×10-34(J.s)，光速C ＝2.998×108(m/s)，电子电量e ＝1.6×10-19库仑） 解：()()()m m m ch c μμμϕϕνλ24.1124.124.10000=====习题03一、概念题1、光电效应：当光照射到物体上使物体发射电子、或导电率发生变化，或产生光电动势等，这种因光照而引起物体电学特性的改变统称为光电效应。
2、光电发射第一定律：也称斯托列托夫定律。
当入射光线的频谱成分不变时，光电阴极的饱和光电发射电流I K 与被阴极所吸收的光通量φK 成正比。
3、光电发射第二定律：也称爱因斯坦定律。
发射出光电子的最大动能随入射光频率的增高而线性地增大，而与入射光的光强无关。
二、简答题外光电效应和内光电效应的区别是什么？答：外光电效应是物质受到光照后向外发射电子的现象，而内光电效应是物质在受到光照后产生的光电子只在物质内部运动而不会逸出物质外部。
习题04一、概念题1、光电探测器的响应度（或灵敏度）：光电探测器的输出电压V o或输出电流I o与入射光功率P之比。
2、热噪声：载流子无规则的热运动造成的噪声，又称为约翰逊噪声。
3、信噪比：在负载电阻R L上产生的信号功率与噪声功率之比。
4、量子效率：在某一特定波长上每秒钟内产生的光电子数与入射光量子数之比。
二、简答题热电检测器件和光电检测器件的特点是什么？答：热电检测器件特点：①响应波长无选择性，它对从可见光到远红外的各种波长的辐射同样敏感。
②响应慢，吸收辐射产生信号需要的时间长，一般在几毫秒以上。
光电检测器件特点：①响应波长有选择性，存在某一截止波长λ0，超过此波长，器件没有响应。
（λ＝10－2～20μm）②响应快，一般在纳秒到几百微秒。
习题05一、简答题1、光电倍增管的基本结构与工作原理是什么？答：光电倍增管由光入射窗、光电阴极，电子光学输入系统(光电阴极到第一倍增极D1之间的系统)、二次发射倍增系统及阳极等构成。
工作原理：光子透过入射窗入射到光电阴极K上。
此时光电阴极的电子受光子激发，离开表面发射到真空中。
光电子通过电场加速和电子光学系统聚焦入射到第一倍增极D1上，倍增极发射出比入射电子数目更多的二次电子。
入射电子经N 级倍增后，光电子就放大N 次。
经过倍增后的二次电子由阳极a 收集起来，形成阳极光电流，在负载R L 上产生信号电压。
2、光电倍增管的供电电路注意哪些问题 ？答：(1)倍增管各电极要求直流供电，从阴极开始至各级的电压要依次升高，常多采用电阻链分压办法供电。
流过电阻链的电流I R 至少要比阳极最大的平均电流I am 大10倍以上。
(2)供电电源电压稳定性要求较高。
(3)为了不使阳极脉动电流引起极间电压发生大的变化，常在最后几级的分压电阻上并联电容器。
(4)倍增管供电电路与其后续信号处理电路必须要有一个共用的参考电位，即接地点。
二、计算题现有GDB-423光电倍增管的阴极有效面积为2cm 2 ，阴极灵敏度为25μA/lm ，倍增系统的放大倍数105，阳极额定电流为20μA ，求允许的最大照度。
解： ()()()()lx m lm lm A m A S A i E EA i i S A M i i M Ai I k kk I a k a 04.004.0251021021021020224445==⨯⨯⨯=⋅=∴⋅=Φ=⨯==∴==---μμμμΘΘ 习题06一、分析题红外报警电路如图所示，分析它的工作原理？答：当光信号被阻挡时，光敏三极管处于截止状态，光敏三极管的集电极为高电平，即三极管基极为高电平，三极管饱和导通，三极管的集电极为低电平，驱动继电器J工作，使开关闭合，电路形成回路，晶闸管控制端有效，晶闸管导通，报警器正常工作。
S为复位键。
当有光信号时，光敏三极管处于导通状态，光敏三极管的集电极为低电平，即三极管基极为低电平，三极管截止，三极管的集电极为高电平，驱动继电器不工作，开关保持断开状态，晶闸管控制端无效，报警器不工作。
二、画图解释题用PN结简图表示出光生电压的极性和光生电流的方向。
习题07一、填空题热电探测器是将辐射能转换为（热）能，然后再把它转换为（电）能的器件。
二、简答题1、热电探测器与光电探测器比较，在原理上有何区别？答：热电探测器件是利用热敏材料吸收入射辐射的总功率产生温升来工作的，而不是利用某一部分光子的能量，所以各种波长的辐射对于响应都有贡献。
因此，热电探测器件的突出特点是，光谱响应范围特别宽，从紫外到红外几乎都有相同的响应，光谱特性曲线近似为一条平线。
2、热电探测器与普通温度计有何区别？答：相同点：二者都有随温度变化的性能。
不同点：温度计要与外界有尽量好的热接触，必须达到热平衡。
热电探测器要与入射辐射有最佳的相互作用，同时又要尽量少的与外界发生热接触。
3、简述辐射热电偶的使用注意事项。
答：⑴由半导体材料制成的温差电堆，一般都很脆弱，容易破碎，使用时应避免振动。
⑵额定功率小，入射辐射不能很强，它允许的最大辐射通量为几十微瓦，所以通常都用来测量微瓦以下的辐射通量。
⑶应避免通过较大的电流，流过热电偶的电流一般在1微安以下，决不能超过100微安，因而千万不能用万用表来检测热电偶的好坏，否则会烧坏金箔，损坏热电偶。
⑷保存时不要使输出端短路，以防因电火花等电磁干扰产生的感应电流烧毁元件。
⑸工作时环境温度不宜超过60℃。
习题08一、概念题1、电极化：电介质的内部没有载流子，所以没有导电能力。
但是它也是由带电粒子——电子和原子核组成的。
在外电场的作用下，带电的粒子也要受到电场力的作用，它们的运动也会发生一些变化。
例如，加上电压后，正电荷平均讲来总是趋向阴极，而负电荷趋向阳极。
虽然其移动距离很小，但电介质的一个表面带正电，另一表面带负电。
称这种现象为电极化。
2、居里温度：铁电体的极化强度与温度有关，温度升高，极化强度减低。
升高到一定温度，自发极化就突然消失，这个温度称为居里温度（或居里点）。
二、简答题1、为什么由半导体材料制成的热敏电阻温度系数是负的，由金属材料制成的热敏电阻温度系数是正的？答：⑴半导体材料制成的热敏电阻吸收辐射后，材料中电子的动能和晶格的振动能都有增加。