光辐射测量技术期末复习
光电检测复习资料..
光电检测复习资料..简答题1、光电探测器常见的噪声有哪⼏类？分别简要说明。
（1）热噪声：由载流⼦热运动引起的电流起伏或电压起伏成为热噪声，热噪声功率与温度有关( 2)散粒噪声：随机起伏所形成的噪声(3)产⽣--复合噪声：载流⼦浓度起伏引起半导体电导率的起伏，在外加电压下，电导率的起伏是输出电流中带有产⽣--复合噪声(4)1/f噪声：这种噪声功率谱近似与频率成反⽐(5)温度噪声：是由于器件本⾝温度变化引起的噪声2、光电⼆极管与⼀般⼆极管相⽐有什么相同点和不同点？相同点：都是基于PN结的光伏效应⽽⼯作的不同点：（1）就制作衬底材料的掺杂浓度⽽⾔，⼀般⼆极管要⽐光电⼆极管浓度较⾼（2）光电⼆极管的电阻率⽐⼀般⼆极管要⾼（3）普通⼆极管在反向电压作⽤时处于截⽌状态，只能流过微弱的反向电流，光电⼆极管是在反向电压作⽤下⼯作的，（4）光电⼆极管在设计和制作时尽量使PN结的⾯积相对较⼤，以便接收⼊射光。
3、简述光电三极管的⼯作原理。
光电三极管的⼯作原理分为两个过程：⼀是光电转换；⼆是光电流放⼤。
就是将两个pn结组合起来使⽤。
以NPN型光电三极管为例，基极和集电极之间处于反偏状态，内建电场由集电极指向基极。
光照射p区，产⽣光⽣载流⼦对，电⼦漂移到集电极，空⽳留在基极，使基极与发射极之间电位升⾼，发射极便有⼤量电⼦经基极流向集电极，最后形成光电流。
光照越强，由此形成的光电流越4、简述声光相互作⽤中产⽣布喇格衍射的条件以及布喇格衍射的特点。
产⽣布喇格衍射条件：声波频率较⾼，声光作⽤长度L较⼤，光束与声波波⾯间以⼀定的⾓度斜⼊射。
特点：衍射光各⾼级次衍射光将互相抵消，只出现0级和+1级（或 1级）衍射光，合理选择参数，并使超声场⾜够强，可使⼊射光能量⼏乎全部转移到＋1级（或－1级）5、什么是热释电效应？热释电器件为什么不能⼯作在直流状态？热释电效应：热释电晶体吸收光辐射温度改变，温度的变化引起了热电晶体的⾃发极化强度的变化，从⽽在晶体的特定⽅向上引起表⾯电荷的变化，这就是热释电效应。
《光电检测期末复习题》
第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。
（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。
（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。
（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。
光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。
2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。
其中允许被电子占据的能带称为允带。
允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。
在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。
价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。
半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。
对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。
绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。
半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。
导电性能很弱。
实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。
光电技术期末复习总结
辐射度量 辐射能 辐射通量或 辐射功率 辐射照度 辐射出度 辐射强度 辐射亮度 符号 单位 光度量 光能 光通量 光照度 光出射度 发光强度 光亮度
光谱光视效率
符号
单位
Qe
Φe
J
W
QV
ΦV
lm • s
lm
lx = lm• m−2
lm • m −2
Ee
Me
W / m2
W / m2
W / sr
M e ,s , λ =
2 πc h
2
λ5 (e
hc λkT
− 1)
式中， 为波尔兹曼常数 为波尔兹曼常数； 为普朗克常数 为普朗克常数； 为 式中，k为波尔兹曼常数；h为普朗克常数；T为 绝对温度； 为真空中的光速 为真空中的光速。 绝对温度；c为真空中的光速。
(3)斯忒藩-波尔兹曼定律 (3)
光电池
最佳负载电阻
Ropt U m (0.6 ~ 0.7)U oc = = Im SΦe,λ
Um =(0.6~0.7)Uoc
负载电阻所获得的最大功率为 Pm= Im Um=(0.6~0.7)UocIp 光电池的最大光电转换效率
Pm ηm = = Φe (0.6 ~ 0.7)qU oc ∫ ληΦe,λ (1 - e -αd )dλ hc ∫ Φe,λ dλ
光生伏特效应是基于半导体PN结基础上的一种将光能 转换成电能的效应。当入射辐射作用在半导体PN结上产 生本征吸收时，价带中的光生空穴与导带中的光生电子 在PN结内建电场的作用下分开，形成光生伏特电压或光 生电流的现象。 光伏探测器与光电导 探测器的区别： 一，二，三
硅光电二极管
A.光电二极管的全电流方程 光电二极管的全电流方程
《光电检测技术》考试复习重点
《光电检测》复习精华第一章 光辐射物理基础1、基本光辐射度量单位：J （辐射能）、W （辐射功率）基本光度量单位：lm （光通量）、cd （发光强度）、lx （光照度）2、朗伯余弦定律：辐射源单位面积向某方向单位立体角发射（或反射）的辐射功率，与该方向及表面法线的余弦成正比。
3、基尔霍夫定律：在任一给定温度的热平衡条件下，任何物体的辐出度与其吸收比的比值等于辐射源在它上面的辐照度，该比值与物体的温度和物体被照射的辐射波长有关，与物体本身的性质无关，是物体波长和温度的普适函数。
4、斯忒蕃-玻尔兹曼定律：M b =σT 4.维恩位移定律：λm T=b=2897.8μm ·K5、腔形黑体源一般有三种基本腔形：锥形腔、柱形腔和球形腔。
6、探测目标或识别对象的辐射称为目标辐射，探测目标或识别对象以外的辐射称为背景辐射。
7、受激辐射过程：处于高能态的原子由于受外界光子激发向低能态跃迁而发射光子的过程，称为受激辐射过程。
8、【简答】激光形成过程：①受激吸收；②形成粒子数反转；③受激辐射；④光学谐振腔对受激光辐射的加强作用。
9、激光辐射的四个特点：高方向性、高亮度和高功率辐射密度、高单色性、高相干性。
10、按激光工作物质分：有固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。
11、光辐射在媒质内传输中，会因插入媒质的表面辐射、内部吸收和散射等过程而衰减。
12、【简答】空间滤波的原理：P40。
13、调制盘按照扫描方式分类，可分为旋转式、圆锥扫描式和圆周平移式三类。
14、【计算】P5215、【简答】吸收比和吸收系数定义有什么差别？P52（P23）。
吸收比：被媒质内部吸收的功率与入射辐射功率的比值。
吸收系数：媒质吸收引起辐射功率减少的相对值dP/P ，与辐射在媒质内传播的距离成正比，即x PP d d α=−，在这里α称为材料的吸收系数。
第二章 光辐射探测器1、依光辐射与物质相互作用原理的不同可把光辐射探测器分为光子探测器和热探测器两大类。
华科光探复习总结
华科光探复习总结1、入射光辐射直接与光电材料中的电子相互作用，改变电子的能量状态，从而引起各种电学参量的变化，称为光电效应。
（光谱响应有选择性）分为内光电效应和外光电效应。
2、内光电效应：被光激发所产生的的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电学性质发生改变的现象。
3、外光电效应：被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象4、光电效应包括光电导效应、光伏效应、光电子发射效应（外光电效应）、光子牵引效应和光电磁效应。
5、光电导效应：当半导体材料受光照时，对光子的吸收引起载流子浓度的变化，导致材料电导率变化。
分为本征光电导效应和非本征光电导效应。
6、本征光电导效应：7、非本征（杂质）光电导效应：8、光伏效应：PN结受到光照时，PN结的两端产生电势差。
9、外光电效应：光电子发射效应：金属或金属半导体受到光照时，电子从材料表面逸出。
10、热电效应：入射光和材料的晶格相互作用，晶格吸收光能而增加振动能量，引起材料的温度上升，从而使材料的电学参量发生变化。
特点是频谱范围宽，无选择性。
11、热电效应包括电阻温度效应（物体吸收光辐射后温度升高导致电阻发生改变）和温差电效应（第一效应：塞贝克效应：两种不同的导体或半导体组成闭合回路，两节点的温度不同，产生了温差电动势，闭合回路中产生连续电流）和热释电效应（热电晶体材料受光照射温度升高，在晶体的特定方向上由于自发极化随温度变化而引起表面电荷的变化）。
1、光谱效率函数，光谱光视效能km2、普朗克定律（普朗克辐射公式）。
描述黑体光谱辐射出度与波长、绝对温度之间的关系：3、求黑体的总辐射出度，即斯蒂芬-波尔滋蔓定律：4、韦恩位移定律：黑体最大光谱辐射出度的峰值波长与绝对温度之间的关系：μm1、光电探测器的性能参数（普遍而言）2、有关响应方面的性能参数（又叫灵敏度）：3、灵敏度分为光谱灵敏度和积分灵敏度4、光谱灵敏度：探测器在波长尼姆达的单色光照射下，输出的电压或光电流与入射的单色辐射通量之比。
核辐射测量原理复习资料
欢迎阅读名词解释：1. 光电效应：光子被原子吸收后发射轨道电子的现象。
2. 康普顿效应：γ光子与轨道电子相互作用使得γ光子只改变方向而不损失能量。
3. 电子对产生效应：当r 光子能量大于1.02Mev 时，r 光子经过与之相互作用的原子核附件时，与原子核发生电磁相互作用，r 光子消失而产生一个电子和一个正电子。
4. 电子吸附效应：电子在运动过程中与气体分子碰撞时可能被分子俘获，形成负离子，这种现象称为电子吸附效应。
5. 复合：电子和正离子相遇或者负离子和正离子相遇能复合成中性原子或中性分子。
6. 漂移：电子和正离子在电场的作用下分别向正、负电极方向运动，这种定向运动叫做漂移运动。
7. 平均电离能：带电离子在气体中产生一对离子所需的平均能量称为平均电离能。
8. 轫致辐射：快速电子通过物质时，原子核电磁场使电子动量改变并发射出电磁辐射而损失能量，这种电磁辐射就是轫致辐射。
9. 截面：单位面积单位时间粒子与靶核发生相互作用的概率。
10. 活化：原子核吸收中子后，变成同一种元素的另一种核素，这种现象叫做活化。
11. 真符合计数：时间上有关的事件产生的脉冲引起的符合计数称为真符合计数。
12. 偶然符合计数：在时间上没有必然联系的事件产生的脉冲引起的符合计数称为偶然符合计数。
13. 衰变常数：表示某种放射性核素的一个核在单位时间内进行衰变的概率。
14. 碘逃逸峰：当r 射线在NaI(Tl)晶体表面发生光电效应时，碘的KaX 射线很容易逃逸出晶体，形成一个碘逃逸峰。
（28.61KeV ）15. 本征效率：探测器记录到的射线数与入射到探测器灵敏体积内的γ光子数的比。
16. 辐射损失率：电子在物质中通过单位长度路径，由于轫致辐射而损失的能量为辐射损失率。
17. 电离损失率：入射粒子因原子的激发和电离在单位路径上引起的能量损失。
18. 能量分辨率：探测器微分脉冲幅度分布谱中的特征峰半高宽与峰值所对应的脉冲幅度之比：0355.2E Fw V V =∆=η 探测效率：光子数源发射的记录到的脉冲数源γε= 光子数积内的入射到探测器灵敏区体记录到的脉冲数本征γε= 19. 仪器谱： 20. 能谱：记录粒子能量和单位能量间隔内计数的谱。
光电检测技术期末考试题库试卷四参考答案
光电检测技术期末考试题库试卷四参考答案一单项选择题（每小题2分,共40分）1．PN结光生伏特效应( A ).A. 空穴集中的P区结表面； B . 空穴集中的N区；C. 空穴集中的P区外表面；D. 空穴集中的N区外表面.2．基尔霍夫定律为（ D ）。
A. σT 4B. σT2C. Tλm＝BD. α(λ,T)= ε(λ,T)3．辐射量是光度度量的（ D ）倍．A.683B. V（λ）C.683V（λ） D . 1/683 V（λ）4. 太阳光经过大气，其中100nm～200nm的光被（ A ）吸收.A．氧分子B．臭氧C．二氧化碳D．氮原子5．下列光源中，最佳的彩色摄影用光源是（ A ）．A．白炽灯B．钠灯C．高压汞灯D．汞氙灯6. 氙灯是一种( A ).A.气体光源B. 热光源C. 冷光源D. 激光光源7. 充气白炽灯主要充入（ B ）.A. 氢气B. 氯化碘C. 氖气D. 氪气8．某一干涉测振仪的最高频率为20 MHz，选用探测器的时间常数应小于多少？( A ).A. 8×10-9sB. 6×10-8sC. 3×10-7sD. 4×10-5s 9．光电池电流滞后于光照，属于光电池的( A )特性：A. 频率;B. 伏安;C. 光谱;D. 温度．10．发光二极管的工作条件是( B ).A．加热 B. 加正向偏置 C. 加反向偏置D. 加光照11．EBCCD表示的是（ C ）CCD．A. 增强型;B. 时间延迟型;C. 电子轰击模式;D. 红外．12. Ag－O－Cs 材料，主要用于( A )变像管光阴极．A. 红外B. 紫外C. 可见D. X射线13. 辐通量相同时，光通量较大的光的波长是（ A ）nm．A.555B.590C.620D.78014. ZnS的发光是( D ) :A. 自发辐射B.受激辐射C. 热辐射D.电致发光15．半导体中受主能级的位置位于（ A ）.A. 禁带低B. 禁带顶C. 导带顶D. 价带低16．下面哪个不属于摄像管的功能( D ).A. 光电变换B. 电荷积累C. 扫描输出D. 信号变换17．波长为40μm的波属于（ B ）．A. 中红外线B. 太赫兹波C. 可见光D. 无线电波18．结型光电器件与三极管连接，保证放大，要接在( A ).A.基射极间正偏B. 基集极间正偏C. 基射极间反偏D. 基集极间正偏19．属于激光光放大的器件是（ A ）.A. LDB. LEDC. CCDD. PMT20．目前最好反隐身战术主要通过( B )来实现.A．红外技术B．微波技术C．THz技术D．微光技术二、多项选择题（每题2分，共10分）1．结型红外探测器件种类有（ABCDE ）。
光电检测技术总复习
第五部分 典型应用 （2学时）
1.光电测绘技术（1学时）
①光电准直（0.5学时） ②光电测距 ③光电测角（0.5学时） ④光电自动测图
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2.微弱信号检测技术（1学时）
① 锁相放大器*（利用相敏检波器） ② 取样积分器（BOXCAR平均器） ③ 光子计数系统
束缚面电荷密度＝自发极化强度 温度低时，自发极化强度大； 温度高时，自发极化强度变小，相当于释放电荷
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当温度高于某一特定值时，自发极化强度变为 零。此温度称为居里温度。
（二）工作条件
热释电器件工作在交流信号下，或外界环境如 光照不稳定且外界的调制频率
f>1/τ τ为晶体内部自由电荷起中和作用的时间
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第三部分 检测电路与微机接口 （14学时）
1. 光电信号检测电路设计（重点）
① 缓变光信号检测电路设计 （4学时）
② 交变光信号检测电路设计 （4学时）
③ 光信号检测电路的噪声设计 （2学时）
④ 光信号的放大电路
（2学Байду номын сангаас）
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第一节 缓变光信号检测电路设计
方法：静态计算
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第一部分 光电检测技术基础
（2 学时）
概述： （ 0.5学时） 一、 辐射度量与光度量（ 0.3 学时）
二、 半导体物理基础 （1 学时）
三、光电效应
（ 0.2 学时）
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一、 辐射度量与光度量
（一）光辐射度量 辐射是一种能的形式。它有电磁本质， 又具有量子性质。辐射能及其引起的特性 以能量或有效的物理量来测量。
IK=SK·ΦK （2）爱因斯坦定律（光电发射第二定律）
辐射探测学复习要点
辐射探测学复习要点辐射探测学复习要点第⼀章辐射与物质的相互作⽤（含中⼦探测⼀章）1.什么是射线？由各种放射性核素发射出的、具有特定能量的粒⼦或光⼦束流。
2.射线与物质作⽤的分类有哪些？重带电粒⼦、快电⼦、电磁辐射（γ射线与X射线）、中⼦与物质的相互作⽤3.电离损失、辐射损失、能量损失率、能量歧离、射程与射程歧离、阻⽌时间、反散射、正电⼦湮没、γ光⼦与物质的三种作⽤电离损失：对重带电粒⼦，辐射能量损失率相⽐⼩的多，因此重带电粒⼦的能量损失率就约等于其电离能量损失率。
辐射损失：快电⼦除电离损失外，辐射损失不可忽略；辐射损失率与带电粒⼦静⽌质量m 的平⽅成反⽐。
所以仅对电⼦才重点考虑辐射能量损失率：单位路径上，由于轫致辐射⽽损失的能量。
能量损失率：指单位路径上引起的能量损失，⼜称为⽐能损失或阻⽌本领。
按能量损失作⽤的不同，能量损失率可分为“电离能量损失率”和“辐射能量损失率”能量歧离(Energy Straggling)：单能粒⼦穿过⼀定厚度的物质后，将不再是单能的（对⼀组粒⼦⽽⾔），⽽发⽣了能量的离散。
电⼦的射程⽐路程⼩得多。
射程：带电粒⼦在物质中不断的损失能量，待能量耗尽就停留在物质中，它沿初始运动⽅向所⾏径的最⼤距离称作射程，R。
实际轨迹叫做路程P。
射程歧离(Range Straggling)：由于带电粒⼦与物质相互作⽤是⼀个随机过程，因⽽与能量歧离⼀样，单能粒⼦的射程也是涨落的，这叫做能量歧离。
能量的损失过程是随机的。
阻⽌时间：将带电粒⼦阻⽌在吸收体内所需要的时间可由射程与平均速度来估算。
与射程成正⽐，与平均速度成反⽐。
反散射：由于电⼦质量⼩，散射的⾓度可以很⼤，多次散射，最后偏离原来的运动⽅向，电⼦沿其⼊射⽅向发⽣⼤⾓度偏转，称为反散射。
正电⼦湮没放出光⼦的过程称为湮没辐射γ光⼦与物质的三种作⽤：光电效应（吸收）、康普顿效应（散射）、电⼦对效应（产⽣）电离损失、辐射损失：P1384.中⼦与物质的相互作⽤，中⼦探测的特点、基本⽅法和基本原理中⼦本⾝不带电，主要是与原⼦核发⽣作⽤，与γ射线⼀样，在物质中也不能直接引起电离，主要靠和原⼦核反应中产⽣的次级电离粒⼦⽽使物质电离。
光辐射测量技术期末复习
光辐射测量技术期末复习一. 填空或选择1.可见光的波长范围为（380～780nm ）。
2人眼中的光感受细胞有（锥体细胞）和（杆体细胞），前者能感受（物体的颜色及细节），后者能感受（明暗）。
3.CIE 推荐了四种照明与观测条件，分别是0/d 、（d/0）、（45/0）、（0/45）4.色的三属性分别是（色调）、（明度）和（饱和度），利用这三属性可以定性和定量地描述任何一个颜色，如果在一个颜料中加入白色或黑色颜料，可以改变上述的（色调）和（明度）属性。
5. 在充分（暗适应）的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值，称为（人眼的绝对视觉阈）。
6. 人眼视觉在一定背景亮度下可探测的最小衬度对比度称为阈值对比度，或称亮度差灵敏度。
7. 在相同温度下，辐射体的辐射出射度与黑体的辐射出射度之比，称为一般辐射体的辐射发射率；按照ελ的不同，一般将辐射体分为黑体、灰体和选择体。
8. 几条黑体辐射定律：(1) 斯蒂芬-波尔兹曼定律 （用于计算 全辐射出射度））W/m （T）T （M 240σ= (2) 维恩位移定律 （用于计算 黑体辐射的峰值波长）)/(K m b T m μλ=(3) 最大辐射定律 （用于计算 最大辐射出射度）5),(BT T M M m o om ==λ温度为280K 时，黑体辐射的峰值波长为10.5μm 、最大辐射出射度为（22.14W/2m ）、全辐射出射度为（348.5 W/2m ）。
（提示：B = 1.2862×10-11 W ·m -2·μm -1·K -5，σ= 5.6696×10-8 W ·m -2·K -4 ， b=2898μm •K )9.假设有一个光源的相对功率分布为S （λ），光源的三刺激值可以用下面的公式表示：X=（∑=780380)(x )S(Kλλλ） Y=（∑=780380)(y )S(Kλλλ） Z=（∑=780380)(z )S(Kλλλ） 式中的常数K 叫做调整因素，它是将光源的Y 值调整为100时得出的。
光电检测技术期末试卷试题大全
1、光电器件的基本参数特性有哪些?（响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）@响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应@噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。
（光电子学光电子器件）3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。
内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。
内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。
光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。
光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。
5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池）6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔）7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射）8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。
）9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。
（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种。
（热释电效应辐射热计效应温差电效应）11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。
）12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。
光电检测复习提纲概要
第一章：光辐射与发光源2. 光辐射以电磁波形式或粒子（光子）形式传播的能量，它们可以用光学元件反射、成像或色散，这种能量及其传播过程称为光辐射。
一般认为其波长在10nm~1mm ，或频率在3⨯1016Hz~3⨯1011Hz 范围内。
一般按辐射波长及人眼的生理视觉效应将光辐射分成三部分：紫外辐射、可见光和红外辐射。
一般在可见到紫外波段波长用nm 、在红外波段波长用μm 表示。
波数的单位习惯用cm -1。
1. 辐射量⑴ 辐射能。
辐射能是以辐射形式发射或传输的电磁波（主要指紫外、可见光和红外辐射）能量。
辐射能一般用符号Q e 表示，其单位是焦耳（J ）。
⑵ 辐射通量。
辐射通量Φe 又称为辐射功率，定义为单位时间内流过的辐射能量，即dtdQ ee =Φ (1.2-1) 单位：瓦特（W ）或焦耳∙秒（J ∙s ）。
⑶ 辐射出射度。
辐射出射度M e 是用来反映物体辐射能力的物理量。
定义为辐射体单位面积向半空间发射的辐射通量，即dSd M ee Φ=(1.2-2) 单位：W/m 2。
⑷辐射强度。
辐射强度e I 定义为：点辐射源在给定方向上发射的在单位立体角内的辐射通量，用I e 表示，即ΩΦd d I ee =(1.2-3) 单位：瓦特∙球面度-1（W ∙sr -1）。
由辐射强度的定义可知，如果一个置于各向同性均匀介质中的点辐射体向所有方向发射的总辐射通量是Φe ，则该点辐射体在各个方向的辐射强度I e 是常量，有π4e e I Φ= (1.2-4)⑸ 辐射亮度。
辐射亮度e L 定义为面辐射源在某一给定方向上的辐射通量。
如图2所示。
θΩΦθcos cos 2dS d d dS dI L ee e == (1.2-5)式中θ是给定方向和辐射源面元法线间的夹角。
单位：瓦特/球面度∙米2（W/sr ∙m 2）。
显然，一般辐射体的辐射强度与空间方向有关。
但是有些辐射体的辐射强度在空间方向上的分布满足θcos 0e e dI dI = (1.2-6)式中I e 0是面元dS 沿其法线方向的辐射强度。
光电检测期末复习
复习题1、光电检测系统通常主要由光学变换、光电转换、电信号处理三部分组成。
2、在环境亮度大于10cd/m²时,最强的视觉响应在光谱蓝绿区间的555nm处。
3、光电倍增管由光窗、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。
由于其引入了电子倍增机构，因此具有灵敏度高、响应时间快等特点，常被使用。
4、FTCCD指的是帧转移型CCD5、发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。
其发光机理可以分为__ PN结注入发光_、_异质结注入发光__。
6、光电池的PN结工作在零偏状态，它的开路电压会随光照强度的增加而增加。
7、对于辐射源来说，光通量（光功率）定义为单位时间内向所有方向发射的可见光能量。
8、激光的形成必须具有工作物质、泵浦源、光学谐振腔。
9、入瞳位于无限远，物方主光线平行于光轴的光学系统称为物方远心光路，此光路克服了调焦不准带来的测量误差，常用于瞄准、读数和精密测量。
10、短焦物镜用于拍近距离物体，焦距越短，视场角越大，因此也称为广角物镜。
11、载光电耦合器件既具有光电耦合特性，又具有隔离特性12、三种典型光子效应是指光电发射效应、光电导效应和光伏效应。
13、光敏电阻的工作原理是光照产生光生载流子，使其电阻值急剧减小。
14、CCD与其它器件相比，最突出的特点是它以电荷作为信号，而其他大多数器件是以电流或者电压作为信号。
15、依据噪声产生的物理原因,光电探测器的噪声可大致分为散粒噪声、热噪声和低频噪声三类。
16、由于光源发光的各向异性，许多光源的发光强度在各个方向是不同的。
若在光源辐射光的空间某一截面上，将发光强度相同的点连线，得到该光源在该截面的发光强度曲线，称为配光曲线。
17、人眼按不同照度下的响应可分为明视觉、暗视觉。
18、降压使用对于光电测量用的白炽灯光源十分重要，因为灯泡寿命的延长将使系统的调整次数大为减少，也提高了系统的可靠性。
19、出瞳位于像方无限远处，平行于光轴的像方主光线在无限远处会聚于出瞳中心的光路被称为像方远心光路，它用于大地测量中测距，能大大提高测距精度。
光电测试技术复习资料汇编
PPT中简答题汇总1. 价带、导带、禁带的定义及它们之间的关系。
施主能级和受主能级的定义及符号。
答：价带：原子中最外层电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带；E V(valence)导带：价带以上能量最低的允许带称为导带；E C(conduction)禁带：导带与价带之间的能量间隔称为禁带。
Eg(gap) 施主能级：易释放电子的原子称为施主，施主束缚电子的能量状态。
E D(donor)受主能级：容易获取电子的原子称为受主，受主获取电子的能量状态。
E A( acceptor )2. 半导体对光的吸收主要表现为什么？它产生的条件及其定义。
半导体对光的吸收主要表现为本征吸收。
半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴，这种吸收过程叫本征吸收。
产生本征吸收的条件：入射光子的能量( h V要大于等于材料的禁带宽度E g3. 扩散长度的定义。
扩散系数和迁移率的爱因斯坦关系式。
多子和少子在扩散和漂移中的作用。
扩散长度：表示非平衡载流子复合前在半导体中扩散的平均深度。
扩散系数D (表示扩散的难易)与迁移率卩(表示迁移的快慢)的爱因斯坦关系式：D=(kT/q)卩kT/q为比例系数漂移主要是多子的贡献，扩散主要是少子的贡献。
4. 叙述p-n 结光伏效应原理。
当P-N 结受光照时，多子( P 区的空穴，N 区的电子)被势垒挡住而不能过结，只有少子( P 区的电子和N 区的空穴和结区的电子空穴对)在内建电场作用下漂移过结,这导致在N 区有光生电子积累，在P 区有光生空穴积累，产生一个与内建电场方向相反的光生电场，其方向由P区指向N区。
5. 热释电效应应怎样解释？热释电探测器为什么只能探测调制辐射？在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。
因为在恒定光辐射作用下探测器的输出信号电压为零，既热释电探测器对未经调制的光辐射不会有响应。
6. 简述红外变象管和象增强器的基本工作原理。
光探总复习
硅光电池、光电二极管、光电三极管 电路中的接法，偏置电压添加方法。工作原 理。为什么要添加反向偏置电压。 特殊结型光电器件的优缺点，工作原理，使 用方法（PIN管，APD管，PSD，象限探测 器，光电耦合器）
光伏探测器使用要点 1）极性结型器件都有确定的极性，如要加电压使 用时，光电结必须加反向电压； 2）使用时对入射光强范围的选择应视用途而定； 3）用于开关电路或逻辑电路时光照可以强些； 4）用于模拟量测量时，光照不宜过强； 5）因为一般器件都有这样的性质：光照弱些，负 载电阻小些，加反偏压使用时，光电线性好，反之 则差。
VG
2.电荷耦合原理与电极结构
Φ③ ① ② ③
VG
2伏 10伏 2伏 2伏
② ③ VGΦ ③ ① 10伏
2伏 2伏
VG
Φ③ ① ② ③
10伏
2伏
2伏
P-Si
P-Si
P-Si
VG
Φ ③① ② ③
10伏 2伏 2伏
VG
Φ③ ① ② ③
10伏 2伏 2伏 2伏
VG
Φ1 Φ2
t2 t4
P-Si
P-Si
Φ3
§5.2 真空光电管与光电倍增管的工作原理
二、光电倍增管（PMT，Photo Multiple Tube）
2、光电倍增管的结构 （3）电子倍增极 二次电子发射步骤： 材料吸收一次电子的能量，激发体内电子到高能态，这些被激发 电子称为内二次电子； 内二次电子中初速度指向表面的那一部分向表面运动，在运动过 程中因散射而损失能量； 如果达到界面的内二次电子仍有足以克服表面势垒的能量，即逸 出表面成为二次电子。
实用的光敏电阻的暗电阻往往超过1MΩ,甚至高达100MΩ，而 亮电阻则在几kΩ以下，暗电阻与亮电阻之比在102～106之间， 光敏电阻的灵敏度很高
光电检测技术复习知识点
光电检测技术复习题库
1、光电倍增管的增益？
2、滤波器的频带宽度？
3、相敏检波器的作用？
4、光敏二极管正常工作时需要加什么样的偏压？
5、四项交流信号？
6、光电耦合器件、光电倍增管等器件的缩写符号？
7、绝对黑体？
8、外光电效应中，发射出的光电子最大动能与光强是否有关，为什么？
9、什么是正向偏置电路？什么是反向偏置电路？什么是零伏偏置电路？
10、在外观检测中光源一般有哪几种？对光源的要求是什么？
11、视频信号处理方法？
12、正温度系数？负温度系数？哪些材料是正温度系数？哪些是负温度系数？
13、什么是临界角？
14、光纤中光传播的原理？
15、发光二极管的发光区？
16、什么是光电效应？光电效应的分类？
17、光电导效应？光生伏特效应？掌握光电器件属于那种效应。
18、CCD的工作原理及基本功能？
19、MOS结构表面势与哪些因素有关？是什么样的关系？
20、光纤的数值孔径？
21光电倍增管的结构及原理
22硅光电池的工作原理
23什么叫此病信号
24光电倍增管的构成与工作原理。
25视频信号二值化处理电路主要有几种方法？哪种更精确一些？
26什么是莫尔条纹？用光栅产生的莫尔条纹进行位移测量有哪些特点？
27激光是如何产生的。
产生激光的三个必要条件是什么？
28 在对背景信号空间滤波时，常利用调制盘进行滤波，当调制盘安装在接收机内时，设目
说明怎样才能滤去背景噪声？
29扫描式取样积分器的特点。
+课后习题。
光辐射与测量复习
dx
l
a
பைடு நூலகம்
c
由图有: cos cos a / a2 x2
故
x dx dE 2 La 2 (a x 2 ) 2
2
dA 2 xdx, l 2 a2 x2
整个圆盘在c点处产生的照度E为：
E dE 2 La
色温与相关色温: １.色温:Tc
待测辐射源在温度T时所呈现的颜色与 某一温度Tc时的黑体颜色相同(色品相同)则 称Tc为该辐射体光源的色温度，简称色温。 Tc(单位:Ｋ)
距离平方反比定律
１.在r⊥dA方向上的光强为: I d / d 面积为dA的照度E为: E d I d dA dA 而 d dA / l 2 故 E I / l2 垂直于光线传播方向的被照元表面的照度与 光强成正比，而与光源到被照元表面的距离 平方成反比即为距离平方反比定律(图如下）
2
r
0
x dx 1 Lr 2 2 r La ( 2 ) 0 2 2 2 2 2 (a x ) a x r a2
2 2 2
而
r A Lr L A I0 E I0 / r a
2
I 0 —法线方向的光强
I 0 / D2
§３-１理想积分球原理及光通量标准灯
角色散率d/d，表示偏向角对波长的变化。在最小偏向角时（ 折射线平行于棱镜底边），可以导出：
d d
dn 2 2 1 n sin ( / 2) d
2 sin( / 2)
可见角色散率与折射率 n 及棱镜顶角 有关。
结论：（1）α 大， dδ/dλ 大； α ~ 600 （2） n 大， dδ/dλ 大 因此，增加角色散率 d/d 的方式有三：
计算题——光电检测技术期末整理
1、如图 1 所示，是转速测量系统，已知圆盘的孔数为 N ，光电探测器输出的脉冲信号频率 、 所示，是转速测量系统， ， 测量系统 为 f ，求转轴的转速 n （单位为 r/min ）（8 分） ，图 1 转速测量系统已知本征硅材料禁带宽度 Eg ＝1.2eV ，求该半导体材料的本征吸收长波限；已知某种光 电器件的本征吸收长波限为 1.4um, 求该材料的禁带宽度。
（8分）3、设被测距离最大范围为 10km,要求测距精度为 1，而各测尺的测量精度为 1‰，试给出 测尺的个数以及各测尺的长度和频率。
（12 分）1、转轴的转速为：2、 h ν ≥Eg λ ≤ hc / Eg则长波限为：1.03um ， 材料的禁带宽度为：0.887ev被测距离最大范围为：10KM ，所以最大尺子的量程至少为：10KM ，此尺子能精确测到： 10KM ×1‰＝10m 。
因为要求测距精度为 1cm ，尺子的测量精度为 1‰，所以最小量程的尺子为：1cm/1‰＝10m 纵上述， 测量至少需要两把尺子： 一个 L0=10KM ， 其对应的工作频率为：f 0= c / 2L0另一个 L0=10m ，其对应的工作频率为： f 0= c / 2L 0＝1.5×10 HZ五、计算分析题1、（5分）假设将人体作为黑体，正常人体体温为36.5°C 。
计算（1）正常人体所发出的辐射出射度；（2）正常人体的峰值辐射波长。
（斯忒藩-玻尔兹曼常数 )(10670.5842K s J/m ⋅⋅⨯=-σ，维恩常数为2897.9μm ）2、（7分）用Si 光电二极管测缓变光辐射，伏安特性曲线如图1所示，在入射光最大功率为8μW 时，屈膝电压10V ，反向偏置电压为40V ，Si 光电二极管的灵敏度S=0.5μA/μW ，结电导为0.005μS 。
求（1）画出光电二极管的应用电路图（2）计算二极管的临界电导（3）计算最大线性输出时的负载R L 。
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光辐射测量技术期末复习一. 填空或选择1.可见光的波长范围为（380～780nm ）。
2人眼中的光感受细胞有（锥体细胞）和（杆体细胞），前者能感受（物体的颜色及细节），后者能感受（明暗）。
3.CIE 推荐了四种照明与观测条件，分别是0/d 、（d/0）、（45/0）、（0/45）4.色的三属性分别是（色调）、（明度）和（饱和度），利用这三属性可以定性和定量地描述任何一个颜色，如果在一个颜料中加入白色或黑色颜料，可以改变上述的（色调）和（明度）属性。
5. 在充分（暗适应）的状态下，全黑视场中，人眼感觉到的最小光刺激值，称为（人眼的绝对视觉阈）。
6. 人眼视觉在一定背景亮度下可探测的最小衬度对比度称为阈值对比度，或称亮度差灵敏度。
7. 在相同温度下，辐射体的辐射出射度与黑体的辐射出射度之比，称为一般辐射体的辐射发射率；按照ελ的不同，一般将辐射体分为黑体、灰体和选择体。
8. 几条黑体辐射定律：(1) 斯蒂芬-波尔兹曼定律 （用于计算 全辐射出射度））W/m （T）T （M 240σ= (2) 维恩位移定律 （用于计算 黑体辐射的峰值波长）)/(K m b T m μλ=(3) 最大辐射定律 （用于计算 最大辐射出射度）5),(BT T M M m o om ==λ温度为280K 时，黑体辐射的峰值波长为10.5μm 、最大辐射出射度为（22.14W/2m ）、全辐射出射度为（348.5 W/2m ）。
（提示：B = 1.2862×10-11 W ·m -2·μm -1·K -5，σ= 5.6696×10-8 W ·m -2·K -4 ， b=2898μm •K )9.假设有一个光源的相对功率分布为S （λ），光源的三刺激值可以用下面的公式表示：X=（∑=780380)(x )S(Kλλλ） Y=（∑=780380)(y )S(Kλλλ） Z=（∑=780380)(z )S(Kλλλ） 式中的常数K 叫做调整因素，它是将光源的Y 值调整为100时得出的。
10.物体色是指非发光体反射或透射的颜色，物体色的三刺激值与所采用的照明体的光谱分布有关，还与物体自身的物理状况有关系，假设物体的透射率为τ（λ），则透射光的三刺激值可以用下面的公式表示：X=（∑=780380)(x ))S((Kλλλλτ） Y=（∑=780380)(y ))S((Kλλλλτ） Z=（∑=780380)(z ))S((Kλλλλτ） 11 .有A 和B 两个颜色的色度值如右面的表所示，将表中的A 和B 色度值代入后的色差的计算公式为：（212*2*2*])()()L [(b a E ∆+∆+∆=∆）12.发光强度的测量可用（目视光度法）或（客观光度法）测量。
其混合色的色品坐标为（x=0.402, y=0.570 ）、亮度为（22 cd/m 2）。
14. 颜色测量的方法分为（目视测色）和仪器测色两大类，其中仪器测色包括（分光光度法）和（光电积分法）两种方法。
15.红光和绿光相加为（ A ）。
A. 黄光 B.橙色光 C.蓝光 D.品红色光16.．点光源S 在面元ds 上产生的照度与光源的（ ）成正比，与（ ）成反比，并且与面元相对于光束的倾角有关。
BA ．光通量、距离的平方、 B. 发光强度、距离的平方、C. 发光强度、面积的大小17.色度学中的“色温”通常用来表达（ B ）。
A ．光源的温度B ．物体发光时的光色C ．环境温度对颜色的影响D ．光源的光谱特性18. 理想的光辐射测量系统应当具有以下性能：(a) 在所测量的光谱范围[λ1, λ2]内，系统具有(均匀的)光谱响应。
(b) 在所要求测量动态范围内，系统具有(线性)响应，即输出信号和待测辐射度量之间成正比关系。
(c)光学系统没有(渐晕)和(像差)。
(d) 测量系统的响应不受入射光(偏振程度)的影响。
19. 已知均匀点光源的光强为16cd ，其光通量为64πlm ，照射到r =5m 的球壁上的照度为0.64lx(lm/m^2)。
20. 三基色分别指红、绿和蓝三色，各自对应的波长分别为700nm 、546.1nm 和435.8nm 。
21. 计算总光通量的方法有等角度系数法、等立体角法和做图法三种，我国总光通量白炽标准灯有BDT 型、BDP 型和BDX 型三种。
22.在CIE 标准色度系统中，CIE1931标准色度系统适用于（。
4～2）视场，CIE1964补充色度系统适用于（。
10～4）视场。
23.光电法测量中的接受器前必须配置（V（λ）滤光片）27.照度计作精密测量时常连用的是（ C ）元件A、低阻微安表B、安培计C、低阻减流计28.硒光电池的（ A ），测量结果越精确。
A、线形越好B、灵敏度越高C、透光率越大29.一般光源的亮度是通过测（ C ）而求得。
A、IB、ΦC、ED、L30.测量亮度的两种方法而求得的亮度是（）的平均亮度。
A、任意方向B、垂直方向C、水平方向31.由光基本性质知波长相同的各条出射光谱线之间是（ A ）A、平行B、相交C、垂直32.高压氙灯主要是辐射近红外（ A ）μm波长的强谱线。
A、0.8—1B、167—400C、220—40033.描述热辐射本领大小的物理量是（）A、聚光本领B、发射本领C、分辨本领二．名词解释1.色饱和度:按照正比于物体表面视亮度判断色浓度的一种目视感知属性。
2.均匀颜色空间：能以相同距离表示相同知觉色差的色空间。
3.相关色温：当某一种光源色品与某一种温度下的黑体的色品最接近，该黑体的温度为该光源的相关色温。
4.同色异谱：具有相同颜色而光谱分布不同的色刺激。
5.显色指数：光源显色性的度量，表示在被测光源下和参考光源下物体颜色的相符程度。
6.色度坐标: 三刺激值与它们之和的比。
若某颜色的三刺激值为X、Y、Z，则x=X/(X+Y+Z)、y=Y/(X+Y+Z)称为该颜色的色度坐标。
7.标准照明体:CIE针对颜色的测量和计算推荐的光谱功率分布，主要是标准照明体A和D。
三.简答1. 朗伯辐射体是怎么样定义的？它有哪些主要特性？定义：除了漫反射体以外，对于某些自身发射辐射的辐射源，其辐亮度与方向无关，这类辐射源称为朗伯辐射体。
特性：（1）朗伯余弦定律：θθcos I I o = （2）出射度与辐亮度的关系：L=M/π2.什么是光源的亮度，它描述了光源的什么特性？光源的亮度是表示人对光源的发光强度实际感受的物理量。
它描述了不同发光面的明亮程度。
3.什么是CIE 标准照明体,它们与标准光源有何不同？CIE 针对颜色的测量和计算推荐的光谱功率分布，主要是标准照明体A 和D 。
标准照明体以数据表格给出，而标准光源是一种实在的光源。
4.什么是光源的显色性，怎样评价光源的显色性？光源的显色性是指光源显现物体颜色的特性，用光源的显色指数来评价，一般光源的显色指数越高，其显色性越好。
5.格拉斯曼颜色混合定律的描述 P114（1）人的视觉只能分辨颜色的明度、色度、饱和度三种变化；（2）在由两个成分组成的混合色中，如果一个成分连续变化，混合色的外貌也连续变化；（3）颜色的代替律：凡是在视觉上相同的颜色都是等效的；（4）亮度相加定律：混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光的亮度总和。
6.理想的光辐射测量系统应当具有哪些性能? P1818.颜色有哪些基本属性？各个属性的含义是什么？怎样用颜色立体来表示颜色的属性（作图说明）？颜色有色调、明度、饱和度三属性；色调：表示红、黄、绿、蓝、紫等颜色特性；明度：人眼对物体的明暗感觉；饱和度：色彩的纯洁性；颜色立体（如下图所示）是一个垂直的椭球体，其中心纵轴表示颜色的明度，由低到高表示由黑到白的不同明度；圆周的各点代表光谱上各种不同的色调；从圆周向圆心过渡表示饱和度逐渐降低。
9.照度计的基本结构有哪些，为了可靠地测量照度，照度计必须满足的条件是什么? P211照度计的基本结构是光电测量头和示数装置。
满足的条件：（1）照度计光电探测器的光谱响应应符合照度的测量要求；（2）探测器的余弦校正；（3）照度示值与所测照度有正确的比例关系；（4）照度计要定期进行精确标定；（5）照度计要有较强的环境适应性。
四、计算1．氦氖激光器发射出功率为3mW ，波长为632nm 的激光束，此激光器发出的总的光通量为多少？若激光束的发散半角为1mrad ，放电毛细管的直径为1mm ，并且人眼只能观看1cd/cm 2的光亮度，问所戴保护眼镜的透射比应为多少？假设激光光源的光视效能为152lm/W 。
激光器发出的总的光通量:e K φφ=v =152×0.003=0.456(lm)1mrad=-310rad d Ω=2-3）10（πsr 放电毛细管的截面积：）m （0.0005r dS 222⨯==ππ 激光亮度：211vv /cd 1085.1dSd L m ⨯=Ω=φ眼镜的透射比：8-vmax105.4L L ⨯==τ2. 理想漫射面的面积为4cm 2，其亮度为50cd/cm 2求： （1）垂直方向的光强度；（2）与垂直方向成60度倾斜角方向的光强； （3）如果光线垂直射至50cm 远处半径为2cm 的圆形屏幕上，求入射到屏幕上的光通量。
（1）200cd 450LS I 1=⨯==（2）100cd cos60200cos I I 。
12=⨯==θ （3））lm （ 1.00.025.0200L I 22221=⨯⨯==ππφr3.若某种颜色样品的光反射率为0.1，其色品坐标为x=0.44，y=0.11，求该颜色的三刺激值。
若该颜色与Y=42，x=0.25,y=0.60的样品色混合，求混合色的色品。
解：由已知可得：100.111Y 1===ρ∴ 40100.110.44Y y x X 1111=⨯==40.9100.110.11-0.44-1Y y y -x -1Z 11111=⨯==同理：42Y 2==⨯==420.600.25Y y x X 222217.5 10.5420.600.60-0.25-1Y y y -x -1Z 22222=⨯==混合色的三刺激值分别为：57.517.540X X X 21=+=+=524210Y Y Y 21=+=+= 51.410.540.9Z Z Z 21=+=+= 所以混合色的色品坐标为：0.35751.45257.557.5Z Y X X x =++=++=0.32351.45257.552Z Y X Y y =++=++=4.要把2000K 的白炽灯色温提高到6000K ，求所需色温变换滤光片的MRD 值；用与上述相同的色温滤光片把2500K 色温的白炽灯变换为多少色温的光源？P69。