光电技术课后习题和答案

合集下载

光电技术及答案答案武汉理工大学

光电技术及答案答案武汉理工大学

图1一、 名词解释(每小题3分,总共15分)1.坎德拉(Candela,cd)2.外光电效应3.量子效率4. 象增强管5. 本征光电导效应二、 填空题(每小题3分,总共15分)1. 光电信息变换的基本形式 、 、 、 、 、 。

2.光电倍增管是一种真空光电器件,它主要由 、 、 、 和 组成。

3. 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和 。

4. 产生激光的三个必要条件是 。

5. 已知本征硅的禁带宽度为g E ,要使该材料有光电子产生,其入射光波的最大波长为 。

三、如图1所示的电路中,已知R b =820Ω,R e =3.3K Ω,U W =4V R p ,当光照度为40lx 时,输出电压为6V ,80lx 是为9V 。

设光敏电阻在γ值不变。

试求:(1) 输出电压为8V 时的照度;(2)若e R 增加到6 K Ω,输出电压仍然为8V ,求此时的 (3) 输出电压为8V 时的电压灵敏度。

四、如果硅光电池的负载为R L 。

(10分)(1)、画出其等效电路图;(2)、写出流过负载的电流方程及开路电压和短路电流; (3)、标出等效电路图中电流方向。

五、简述PIN 光电二极管的工作原理。

为什么PIN 管比普通光电二极管好? (10分)六、 1200V 负高压供电,具有11级倍增的光电倍增管,若倍增管的阴极灵敏度S K 为20uA/lm ,阴极入射光的照度为0.1Lx ,阴极有效面积为2cm 2,各倍增极二次发射系数均相等(4=δ),光电子的收集率为98.00=ε,各倍增极的电子收集率为95.0=ε。

(提示增益可以表示为NG )(0εδε=) (15分)(1) 计算光电倍增管的放大倍数和阳极电流。

(2) 设计前置放大电路,使输出的信号电压为200mV ,求放大器的有关参数,并画出原理图。

七、 简述CCD 的两种基本类型,画出用线阵CCD 测量微小物体(小于100微米)原理简图,并分析测量原理。

光电技术作业答案

光电技术作业答案

第三章
P88-3
光电倍增管的暗电流对信号检测有何影响,使用时如何减 少暗电流?
暗电流为无光照时光电倍增管的输出电流,对测量缓变弱 信号不利。减少暗电流的方法: (1)对光电倍增管致冷,以减少阴极和倍增极的热电子 发射; (2)对暗电流进行补偿 (3)对光信号调制,并对光电倍增管输出信号滤波
第三章
P33-5:
空腔处于某温度时λm=650nm,如果腔壁的温度增加, 以致总辐射本领加倍时, λm变为多少?
第二章
P62-1
对光子探测器和热探测器特性上的差别列表作一比较。
原 理
光子探测器 热探测器 晶体中的电子吸收光 材料吸收辐射温度 子能量跃迁到高能态, 升高,从而特性发 从而特性发生变化。 生变化。
第三章
P88-1
为什么负电子亲和势光电阴极材料的量子效率高,而且光 谱范围可扩展到近红外区?
一般半导体光电子发射材料的长波限为hc/(Eg+EA),而负电 子亲和势材料的长波限为hc/Eg。对于许多常用光电子材 料,如Si的禁带宽度1.1ev,对应的长波限为1.1μm, GaAs的禁带宽度1.4ev,对应的长波限为0.89μm。因此长 波限扩展到了红外。 吸收光子跃迁到导带的电子,在向表面迁移的过程中 ,因与晶格碰撞而能量降低变为热化电子(能量接近导带 低)。对于负电子亲和势材料,热化电子也能逸出,因此 逸出深度深,量子效率高。
光谱响应 有长波限 响应时间 响应时间短 响应度 响应度高
全波长均匀响应 响应时间长 响应度低
第二章
P62-2
试以光电导探测器为例,说明为什么光子探测器的工作 波长越长,工作温度越低。
工作波长长,长波限长,禁带宽度或杂质电离能小,容 易产生热激发,需降低温度,以减少热激发概率,降低 暗电流和噪声。

光电技术答案

光电技术答案

光电技术答案现代随着时代的发展,电工越来越吃香,我们看看下面的电子电工技术试题答案,欢迎阅读哦!一、填空1、倒闸操作方式时,不容许将设备的电气和机械严防误操作枪机装置(中止),特定情况下例如须要(中止),必须通过值长同意。

2、带电装表接电工作时,应采取防止(短路)和(电弧灼伤)的安全措施。

3、各类作业工人应当被知会其作业现场和工作岗位存有的(危险因素)、防范措施及(事故应急处置措施)。

4、凡在离地面(2)m及以上的地点进行的工作,都应视作(高处)作业。

5、变压器在运转中,其总损耗就是随功率的变化而变化的,其中(铁耗)就是维持不变的,而(铜耗)就是变化。

6、随着负载的变化,变压器的效率也在发生变化。

当(可变损耗)等于(不变损耗)时,其效率将最高。

7、电焊变压器必须存有较低的(电抗),而且可以(调节),其外特性应当就是(陡降)的。

8、绝缘处理工艺主要包括(预烘、浸漆和干燥)三个过程。

9、异步电动机搞耐压试验时,当电压升至(半值)后,应当逐渐跌至全值,通常不少于(10 秒),以免受到冲击电压的影响,然后维持(1)分钟,再降到(半值)以下阻断电源。

10 、交流控制电机可分为(伺服电机、测速发电机和自整角机)三大类。

11 、触点的电磨损就是由触点间(电弧)或(电火)的高温并使触点金属气化和蒸以导致的,机械磨损就是由于触点接触面(喷发)导致的。

12 、交流接触器的栅片灭弧原理是由于触点上方的铁质栅片(磁阻很小),电弧上部磁通大都进入(栅片),使电弧周围空气中的磁场分布形式(上疏下密),将电弧拉入灭弧栅。

电弧被栅片分割多若干短弧,使起弧电(高于),电源电压并产(阴极)效应,栅片又大量吸收电弧的(热量),所电弧被熄灭。

13 、触点压力存有(终压力)和(初压力)之分后。

触点的终压力主要依赖于触点的(材料)与导体的容许(温升)以及电机(稳定性),触点被压力对于交流接触器通常按终压力的(65%~90%)调整,直流接触器按终压力的(60%~80%)调整。

光电检测技术课后部分答案

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。

光电技术习题解

光电技术习题解

教材:安毓英,刘继芳,李庆辉编著《光电子技术》,北京:电子工业出版社,2002《光电子技术》习题解答习 题11.1 设在半径为R c 的圆盘中心法线上,距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ,如图所示。

试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。

解答:根据辐射功率的定义及立体角的计算公式:ΩΦd d ee I =,202πd l R c =Ω 202e πd d l R I I c e e ==ΩΦ1.2 如图所示,设小面源的面积为∆A s ,辐射亮度为L e ,面源法线与l 0的夹角为θs ;被照面的面积为∆A c ,到面源∆A s 的距离为l 0。

若θc 为辐射在被照面∆A c 的入射角,试计算小面源在∆A c 上产生的辐射照度。

第1题图第2题图用定义r r e e A dI L θ∆cos =和A E ee d d Φ=求解。

1.4 霓虹灯发的光是热辐射吗? 不是热辐射。

是电致发光。

1.6 从黑体辐射曲线图可以看出,不同温度下的黑体辐射曲线的极大值处的波长λm 随温度T 的升高而减小。

试由普朗克热辐射公式导出常数=T m λ。

这一关系式称为维恩位移定律,其中常数为2.898⨯10-3m ∙K 。

解答:普朗克热辐射公式求一阶导数,令其等于0,即可求的。

教材P81.7 黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。

试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比,即4T ⨯=常数M这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律,其中常数为5.67⨯10-8W/m 2K 4 解答:教材P9,并参见大学物理相关内容。

1.9常用的彩色胶卷一般分为日光型和灯光型。

你知道这是按什么区分的吗?按色温区分。

1.10 dv v ρ为频率在dv v v +~间黑体辐射能量密度,λρλd 为波长在λλλd +~ 间黑体辐射能量密度。

已知 ()[]1exp 833-=T k hv c hv B v πρ ,试求λρ。

光电技术综合习题解答

光电技术综合习题解答

SI=0.15mA/lx,电阻RL=51kΩ,三极管9014的电流放大倍率β=120,
若要求该光电变换电路在照度变化为200 lx的范围情况下,输出电 压ΔUo的变化不小于2V,问: (1)电阻RB与RC应为多少? (2)试画出电流I1、I2、IB和IC的方向. ( 3 )当背景光的照度为 10 lx 时,电流 I1为多少?输出端的电位为多少? (4) 入射光的照度为100 lx时的输出电 压又为多少?
显然,此题为多解题,可根据电路的应用特点,选择RC与RB。例 如,若对速度有要求, RC尽量小。 (3)当背景光的照度为10 lx时,电流I1为
I1= SφEV=0.15×10-3 ×10= 1.5(mA)
U0= Ubb- IC RC= (4) 入射光的照度为100 lx时的输出电压为 U0= Ubb- IC =
曲线的下方画出输出电压的波形图。
Ec 500 RL U0 400 300 200 100 0
I(μ A) 200lx 160 lx 120 lx 80 lx 40 lx 5 10 15 20 U(v)
解:此题可以用“图解法”解,
(1) 6V正弦信号的双峰值为Up~p= 17(V)
(2) RL=Δ U /Δ I =42.5( kΩ )
解:根据题目所给的已知条件和电路图,可以标定出各电流的方向。 再由电路,可找到输出电压与入射光照度的关系,即
I1RL U be I C I B RB
式中I1= SφEV, ΔI1= Sφ Δ EV, 输出电压变化量为ΔU=- ΔICRC,即
U C Rc
Sφ EV RL U be RB
Ubb
R Rb U0
DW
U bb U w 12 4 Iw 9.8(mA) Rb 820

光电探测技术与应用第4章课后习题与答案

光电探测技术与应用第4章课后习题与答案

得 I 1 I sc1
U oc1 U oc
而 ID
e I
qUoc KT
KT1 I1 KT I In I 1 1 q I 又 T1 T q I D D
1 28 10 3 e
55010 3 0.026
18.244 10 12 A 18.244 10 9 mA
1
则 I D 相对于 I 非常小,
U oc1 U oc
I 1 I D KT ln q I I D
KT I 1 56 0.026 ln ln 0.018V 18mV q I 28
解:由题意,当 T=300K, E e U oc 550mV , I SC 28mA ,则由
U oc
100mW / cm 2 时,
q kT I 以及 I sc I (1 e d ) e , ln 1 hv q ID
E e1 200 I sc 28 56mA Ee 100
光电探测技术与应用 主编:郝晓剑 李仰军
国防工业出版社
第4章 半导体结型光电器件
1 写出硅光电二极管的全电流方程,说明各项的物理意义。
答:硅光电二极管的全电流方程为
I
q
hc
(1 e
d
) e , I D (e
qU kT
1)
式中, 为光电材料的光电转换效率, 为材料对光的吸收系数。 光电流为
2
而 ID
I eqBiblioteka oc kT 1 e6 10 3
1.61019 550103 1.3810 23300

光电技术课后习题和答案

光电技术课后习题和答案

光出射度 M v,
=
v,
d 2
2
= 0.4815/(π×(0.001/2)2)=6.13×105lx
( 2 ) 激 光 投 射 到 10m 远 处 屏 幕 上 , 可 得 接 受 面 半 径
r
10
tan
2
1
10 2
3
10
2
1
10 2
3
0.003366m
面积 A=r 2 =3.56105
屏幕的光照度为 Ev
6 ϔৄ⇺⇪▔‫఼ܝ‬থߎ⊶䭓Ў 0.6328Pm ⱘ▔‫ܝ‬ᴳˈ݊ࡳ⥛Ў3mWˈ‫ܝ‬ᴳᑇ䴶থᬷ
㾦Ў0.02mradˈᬒ⬉↯㒚ㅵⳈᕘЎ1mmDŽ䆩∖˖
˄1˅ ᔧV0.6328 0.235 ᯊℸ‫ܝ‬ᴳⱘ䕤ᇘ䗮䞣 ) v,O ǃথ‫ܝ‬ᔎᑺI v,O ǃথ‫ܝ‬ᇘᑺM v,O ㄝ৘Ў
໮ᇥ˛ ˄2˅ 㢹ᇚ݊ᡩᇘࠄ10m 䖰໘ⱘሣᐩϞˈሣᐩⱘ‫✻ܝ‬ᑺЎ໮ᇥ˛
由维恩位移定律, m
2898 T
=9.36um
当发烧到
38.5
时,T=38.5+273=311.5K,此时 m
2898 T
=9.303um
峰值光谱辐射出射度 M e,s,m 1.309T 5 1015 =3.84 mW .cm2 .um1 11.解:依题意,由杂质吸收条件,则杂质吸收的长波限 L 1.24 Ei 所以杂质电离能 i 1.24 L =1.24/13=0.095ev 12.解:光照灵敏度 SV I V ,而辐射灵敏度 Se I e ,
发光强度 I v, = v, ,由空间立体角的定义, 将光束平面发散角转换 α= 0.02×10-3
由于这个角度很小,可以把其所对应的球面度近似的看作锥面圆的面积,且半径

光电成像原理及技术课后题答案

光电成像原理及技术课后题答案

光电成像原理及技术课后题答案第⼀章5.光学成像系统与光电成像系统的成像过程各有什么特点?在光电成像系统性能评价⽅⾯通常从哪⼏⽅⾯考虑?答:a、两者都有光学元件并且其⽬的都是成像。

⽽区别是光电成像系统中多了光电装换器。

b、灵敏度的限制,夜间⽆照明时⼈的视觉能⼒很差;分辨⼒的限制,没有⾜够的视⾓和对⽐度就难以辨认;时间上的限制,变化过去的影像⽆法存留在视觉上;空间上的限制,隔开的空间⼈眼将⽆法观察;光谱上的限制,⼈眼只对电磁波谱中很窄的可见光区感兴趣。

6.反映光电成像系统光电转换能⼒的参数有哪些?表达形式有哪些?答:转换系数:输⼊物理量与输出物理量之间的依从关系。

在直视型光电成像器件⽤于增强可见光图像时,被定义为电镀增益G1,光电灵敏度:或者:8.怎样评价光电成像系统的光学性能?有哪些⽅法和描述⽅式?答,利⽤分辨⼒和光学传递函数来描述。

分辨⼒是以⼈眼作为接收器所判定的极限分辨⼒。

通常⽤光电成像系统在⼀定距离内能够分辨的等宽⿊⽩条纹来表⽰。

光学传递函数:输出图像频谱与输⼊图像频谱之⽐的函数。

对于具有线性及时间、空间不变性成像条件的光电成像过程,完全可以⽤光学传递函数来定量描述其成像特性。

第⼆章6.影响光电成像系统分辨景物细节的主要因素有哪些?答:景物细节的辐射亮度(或单位⾯积的辐射强度);景物细节对光电成像系统接受孔径的张⾓;景物细节与背景之间的辐射对⽐度。

第三章13.根据物体的辐射发射率可见物体分为哪⼏种类型?答:根据辐射发射率的不同⼀般将辐射体分为三类:⿊体,=1;灰体,<1,与波长⽆关;选择体,<1且随波长和温度⽽变化。

14.试简述⿊体辐射的⼏个定律,并讨论其物理意义。

答:普朗克公式:普朗克公式描述了⿊体辐射的光谱分布规律,是⿊体理论的基础。

斯蒂芬-波尔滋蔓公式:表明⿊体在单位⾯积上单位时间内辐射的总能量与⿊体温度T的四次⽅成正⽐。

维恩位移定律:他表⽰当⿊体的温度升⾼时,其光谱辐射的峰值波长向短波⽅向移动。

《光电技术》测试题及参考答案

《光电技术》测试题及参考答案
(答案:y)
7、光敏电阻光谱特性的峰值波长,低温时向短波方向移动。
(答案:n)
8、光敏电阻的阻值与环境温度有关,温度升高光敏电阻的阻值也随
之升高。
(答案:y)
9、 光敏电阻在恒压偏置电路比恒流偏置电路的电压灵敏度要高一些。 (答案:n)
(以上是第三章)
1、光伏器件的自偏置电路主要用于( )器件
1、为了描述显示器的每个局部面元在各个方向的辐射能力,最适合
的辐射度量是 ( )
(答案:D)
D、辐射亮度
2、已知某辐射源发出的功率为 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( )
(答案:B)
B、341.5lm
3、半导体()电子吸收光子能量跃迁入(),产生电子—空穴对的
5、假设某只 CdS 光敏电阻的最大功耗是 30mW,光电导灵敏度
Sg=0.5uS/lx,暗电导 g0=0。当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 是
的极限照度为()。
(答案:D)
D、150lx 和 22500lx
6、光电导探测器的特性受工作温度影响( )。
点位置敏感的光电器件。
(答案:y)
4、光电池通常工作在自偏置状态,用作弱光信号的线性测量或强光
信号的存在探测。
(答案:y)
5、硅光电池需要加偏压才能把光能转换成电能。
(答案:n)
6、用双结光电二极管作颜色测量时,可以测出其中两个硅光电二极
管的短路电流比的对数值与入射光波长的关系。
1、可以引起光电效应的光吸收包括本征吸收,杂质吸收,激子吸收,
自由载流子吸收和晶格吸收。

光电检测技术课后部分答案

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。

科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案

科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案
同一照度下,加负载后,负载电阻与光电池内电阻串联,内电阻上总会分去一部分电压, 所以负载上的输出电压总是会小于开路电压。
4-7 说明 PIN 管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点。PIN 管的频率特性为什么比普通 光电二极管好? 答:(一)PIN 光电二极管
工作原理:PIN 光电二极管是一种快速光电二极管,PIN 光电二极管在掺杂浓度很高的 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着一层较厚的高阻本征半导体 I,其基本原理与光电二极管 相同。但由于其结构特点,PIN 光电二极管具有其独特的特性。如下图所示。
=
SΦ m
R1 RL
=
SΦ m
Rb Rb + RL
=
0.6 × 5 × 125 125 + 125
= 1.5μA
交流输出电压 UL 的有效值
UL = ILmRL / 2 = 1.5μA ×125kΩ/ 2 = 132.6mV
(3)上限截止频率
f HC
=
1 2πR1C1
=
1 2 × 3.14 × 125 ×103 × 6 ×10−12
科学出版社《光电技术》第 1 版习题与思考题及参考解答
第 4 章 光伏探测器
4-1 (1)证明:光电二极管输出的光电流 Ip = eηΦ0 / (hν ) ,式中:Ф0 为入射辐射功率,e
为电子电量,η为量子效率,hv 为入射光子能量;(2)通常光电二极管的内增益 M=1,不会 出现 M>1。试从光伏效应的机理上加以解释。
压,负载电阻 50Ω 自身的噪声电压):
U
2 in
=
2eiΔf

R2
+
4kT Δf

R
=

光电显示技术课后答案(缪家鼎)

光电显示技术课后答案(缪家鼎)

SE
1 ( V1 E Rf
I
d
)
1 100
2.4 ( 1.5 106
4 107 ) 1.2 106
A/lx
10、用 2CU1 型光电二极管接收辐射信号,如题 6—11 图所示。
已知 2CU1 的灵敏度 S 0.4 A/W,暗电流小于 0.2A,3DG6C
2CU1
+18V
的 50 。当最大辐射功率为 400W 时的拐点电压VM 10 V,
倍增系数
M 0 ( )n 0.98 (0.95 4)11 2.34 106
阳极电流
I A I K M 4 104 2.34 106 9.36 102 A
11、 解:光电倍增管的增益与每级电压的 kn 次方成正比。其中 k 为 0.7~08,n 是倍增级数。既:
M AV kn ,所以
S (L )2 3.14 (10 1103 )2 7.85 105 m2
4
4
反射光功率为: P' P 0.85 2 103 1.7 103 W
反射光通量
v' P' K mV () 1.7 103 683 0.240 0.279 Lm
漫反射屏可以看作是个朗伯体,其法向发光强度 I0 与光通量的关系是 I0 / ,由于朗伯
Rf
U SEA
7
10 9
10 100
5
5
5.7
105
同理,在 100 lx 的照度下,R f 5Biblioteka 7 104 9、Rf
+
+
-
题 6—8 图
解:(1)2CU2 的暗电流
Id
V0 Rf
0.6 1.5 106

光电子技术课后答案期末考试

光电子技术课后答案期末考试

光电子技术课后答案期末考试一、简答题(共10题,每题2分)1.光电效应是指什么现象?请举例说明。

光电效应是指当光照射到金属表面时,金属中的自由电子被光子激发后脱离金属表面成为自由电子的现象。

例如,太阳能电池中的光电效应将太阳光转化为电能。

2.光纤通信的工作原理是什么?光纤通信是利用光纤作为传输介质,通过光的全反射来传输信号。

光信号被转换为光脉冲后,通过发射器发送到光纤中。

光脉冲沿着光纤传输,在传输过程中会发生衰减和色散,因此需要使用光纤放大器和补偿器来补偿这些损耗。

最后,光脉冲到达接收器,转换为电信号进行解析和处理。

3.请简述激光有哪些特点,并说明其应用领域。

激光具有单色性、方向性、相干性和高亮度等特点。

单色性指激光是单一频率的光束;方向性指激光具有非常狭窄的束发散角,能够聚焦在非常小的区域;相干性指激光光束的波长相位关系保持稳定;高亮度指激光具有很高的光功率密度。

激光的应用领域非常广泛,包括激光加工、医疗器械、通信、测量仪器等。

它在材料切割、焊接、打标、光刻等方面有重要应用;在医学领域,激光被用于手术切割、皮肤美容等;在通信领域,激光被用于高速光纤通信;在测量仪器中,激光被用于测距、测速等。

4.光栅的工作原理是什么?光栅是一种光学元件,可以通过光的干涉作用将入射光分解成多个不同波长的次级光波。

光栅的工作原理基于光的干涉,当入射光线通过光栅时,光栅上的间隙会产生光的干涉,使得光被分解成不同波长的光,从而形成光的光谱。

光栅的分辨本领取决于光栅的刻线数量和入射光的波长。

5.请简述光电二极管的结构和工作原理。

光电二极管是一种半导体器件,其结构由P型半导体和N型半导体组成。

当光线照射到P-N结上时,光子激发了半导体材料中的电子,使其跃迁到导带中,产生电子-空穴对。

这些电子-空穴对在电场的作用下会转移到两侧的电极上,产生电流。

6.光电二极管的特性曲线是什么样的?光电二极管的特性曲线呈现出光电流和反向饱和电流之间的关系。

光电技术答案

光电技术答案

光电技术答案光电技术是指利用光和电的相互作用,实现信息的传输、处理和存储的一种技术。

在现代科技高度发达的年代,光电技术已经在各个领域中扮演着重要角色。

本文将从多个角度探讨光电技术的应用,为读者提供一些关于光电技术的答案和思考。

一、光电技术在通信领域中的应用随着人们对通信的需求不断增长,光电技术在通信领域中的应用越来越广泛。

其中,光纤通信是由光电技术驱动的通信方式之一。

通过将信息转换成光信号,然后通过光纤进行传输,可以实现远距离、高速率的数据传输。

而光电技术也是实现无线通信的核心技术,例如无线光通信技术的出现,解决了传统无线通信中信道容量有限的问题。

二、光电技术在能源领域中的应用能源开发和利用一直是全球性的关注焦点,而光电技术则在解决能源问题方面发挥着重要作用。

太阳能光电技术就是一个例子。

通过光电池将太阳光转化为电能,可以为人们提供可再生的清洁能源。

光电池同时还可以作为光热转换器,将太阳能转化为热能,用于供暖或者其他热能需求。

此外,光电技术还能应用于风能、潮汐能等其它可再生能源的开发与利用中。

三、光电技术在医疗领域中的应用光电技术在医疗领域中的应用也十分重要。

光电技术的发展使得医疗诊断、治疗方法得到了革命性改变。

例如,光电技术可以应用于光学成像领域,实现对人体内部组织和器官的无创检测。

光电技术还可用于激光手术、激光治疗和光动力疗法等领域,帮助人们更好地治疗疾病。

四、光电技术在生活中的应用除了前面提到的领域,光电技术在日常生活中也有着广泛的应用。

例如,光电技术可以应用于照明领域,发展出更高效、更节能的照明设备。

光电技术还可以应用于显示器技术,使得电子产品的屏幕显示更加清晰、细腻。

另外,光电技术还有用于光催化、光电子器件等方面的应用。

总结起来,光电技术在通信、能源、医疗和生活等领域中都发挥着重要作用。

它的应用不仅提高了效率,改善了生活质量,同时也为环境保护和可持续发展做出了贡献。

随着科技的不断进步和创新,相信光电技术会在未来发展中迎来更加广阔的前景,为人类社会带来更多的便利和进步。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
7 ϔᴳ⊶䭓Ў0.5145 Pm ǃ䕧ߎࡳ⥛Ў3W ⱘ⇽行ᄤ▔‫ܝ‬ᴳഛࣔⱘᡩᇘࠄ
0.2 cm2 ⱘⱑ㡆ሣᐩϞDŽ䯂ሣᐩϞⱘ‫✻ܝ‬ᑺЎ໮ᇥ˛㢹ሣᐩⱘডᇘ㋏᭄Ў0.8ˈ ݊‫ߎܝ‬ᇘᑺЎ໮ᇥ˛ሣᐩ↣ߚ䩳᥹ᬊ໮ᇥϾ‫ܝ‬ᄤ˛ 8 䆩∖ϔᴳࡳ⥛Ў30mWǃ⊶䭓Ў0.6328 Pm ▔‫ܝ‬ᴳⱘ‫ܝ‬ᄤ⌕䗳⥛NDŽ
19 ‫⬉ܝ‬থᇘᴤ᭭ K 2Cs Sb ⱘ‫⬉ܝ‬থᇘ䭓⊶䰤Ў680nmˈ䆩∖䆹‫⬉ܝ‬থᇘᴤ᭭ⱘ
‫⬉ܝ‬থᇘ䯜ؐDŽ
20 Ꮖⶹᶤ辵‫఼⬉ܝ‬ӊⱘᴀᕕ਌ᬊ䭓⊶䰤Ў1.4 Pm ˈ䆩䅵ㅫ䆹ᴤ᭭ⱘ火ᏺᆑᑺDŽ
光电技术第一章参考答案
1 辐射度量与光度量的根本区别是什么?为什么量子流速率的计算公式中不 能出现光度量?
又标准钨丝灯的辐射量与光度量的转化关系为 K w =17.1(lm/W),
v e K w 所以 Sv K w Se ,又 Sv =200uA/lm
则其辐射灵敏度 Se =200×17.1=3.42mA/lm。 13.解:依题意,辐射通量为 100W,则它的辐射强度为 Ie 100 4 =7.96cd 对应于 0.2sr 范围的辐射通量为e Ie 0.2 7.96 0.2 1.592W
M e, 是黑体温度 T 和波长λ的函数,这就是普朗克辐射定律; b.斯忒藩—玻尔兹曼定律 黑体的总辐射出射度为对 M e, 积分,得到其为σT4; c.维恩位移定律 峰值光谱辐出度所对应的波长与绝对温度的乘积为常数。当温
度升高时,峰值光谱辐射出射度所对应的波长向短波长方向移动。 4 试举例说明辐射出射度 Me 与辐射照度 Ee 是两个意义不同的物理量。 答:略。
发光强度 I v, = v, ,由空间立体角的定义, 将光束平面发散角转换 α= 0.02×10-3
由于这个角度很小,可以把其所对应的球面度近似的看作锥面圆的面积,且半径
为r
R
sin
2
R2
,则
Ω=
r 2 R2
所以发光强度 I v, =
v ,
=
0.4815 0.00000103
4.67
105
cd
所以 N= e, = 9.54×1016 个/秒 hc
9.解:依题意, m = 0.465um,由维恩位移定律, m =2898/T,
则太阳表面的温度 T= 2898 m =6232.25K,又 M e,s,m =1.309T5×10-15 计算得其峰值光谱辐射出射度 M e,s,m =1.23×104W .cm2 .um1 10.解:人体在正常体温时 T=36.5+273=309.5K
屏幕的光照度为 Ev =v, A =6.13×103 lx 6.(平面发散角为 0.02mrad)解:(1)氦氖激光器输出的光为光谱辐射,则辐射
通量为e, =3mW 根据式(1-56)可计算出它发出的光通量为v, = K mV e,
又 K m =683lm/W,V0.6328=0.235,带入数据计算得v, 为 0.4815 lm。
由维恩位移定律, m
2898 T
=9.36um
当发烧到
38.5
时,T=38.5+273=311.5K,此时 m
2898 T
=9.303um
峰值光谱辐射出射度 M e,s,m 1.309T 5 1015 =3.84 mW .cm2 .um1 11.解:依题意,由杂质吸收条件,则杂质吸收的长波限 L 1.24 Ei 所以杂质电离能 i 1.24 L =1.24/13=0.095ev 12.解:光照灵敏度 SV I V ,而辐射灵敏度 Se I e ,
答:为了定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应,分析光电敏感器件的光 电特性,以及用光电敏感器件进行光谱、光度的定量计算,常需要对光辐射给出 相应的计量参数和量纲。辐射度量与光度量是光辐射的两种不同的度量方法。根 本区别在于:前者是物理(或客观)的计量方法,称为辐射度量学计量方法或辐 射度参数,它适用于整个电磁辐射谱区,对辐射量进行物理的计量;后者是生理 (或主观)的计量方法,是以人眼所能看见的光对大脑的刺激程度来对光进行计 算,称为光度参数。因为光度参数只适用于 0.38~0.78um 的可见光谱区域,是对 光强度的主观评价,超过这个谱区,光度参数没有任何意义。而量子流是在整个 电磁辐射,所以量子流速率的计算公式中不能出现光度量。
答: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
dIe dI e0 cos 式中 Ie0 是面元 dS 沿其法线方向的辐射强度。符合上式规律的辐射体称为余弦辐
射体或朗伯体。 黑体为理想的余弦辐射体。它满足黑体辐射定律:
a.普朗克辐射定律 黑体表面向半球空间发射波长为λ的光谱,其辐射出射度
߿Ў Se 5PA / Pm, Sv 0.4A / lm DŽ䆩↨䕗⬆ǃЭϸॖ‫఼⬉ܝ‬ӊ♉ᬣᑺⱘ催ԢDŽ
15 㢹Ꮖⶹ‫⫳ܝ‬ӣ⡍఼ӊⱘ‫߿ߚ⌕⬉ܝ‬Ў50 PA Ϣ300 PA ˈᱫ⬉⌕Ў1 PA ˈ䆩 䅵ㅫᅗӀⱘᓔ䏃⬉य़DŽ
16 Ꮖⶹᴀᕕ⸙ᴤ᭭ⱘ火ᏺᆑᑺ Eg 1.2eV ˈ䆩∖䆹ञᇐԧᴤ᭭ⱘᴀᕕ਌ᬊ䭓⊶
在 垂 直 于 给 定 方 向 平 面 上 的 正 投 影 面 积 , 称 辐 射 亮 度 Le ,
1
Le
=
dI e dA cos
= d 2e
,式中,θ为所给方向与面元法线间
ddA cos
的夹角。其计量单位是瓦特每球面度平方米[W/(sr. m2)]。 3 何谓余弦辐射体?余弦辐射体的主要特性有哪些?
11 ᶤञᇐԧ‫఼⬉ܝ‬ӊⱘ䭓⊶䰤Ў13 Pm ˈ䆩∖݊ᴖ䋼⬉行㛑 'Ei DŽ
12 ᶤॖ⫳ѻⱘ‫఼⬉ܝ‬ӊ೼ᷛ‫ޚ‬䩼ϱ♃‫⑤ܝ‬ᷛᅮߎⱘ‫♉✻ܝ‬ᬣᑺЎ200 PA / lm ˈ 䆩∖݊䕤ᇘ♉ᬣᑺDŽ
13 䆩䅵ㅫ100W ᷛ‫ޚ‬䩼ϱ♃೼0.2sr 㣗ೈ‫ݙ‬᠔থߎⱘ‫ܝ‬䗮䞣DŽ 14 㢹⬆ǃЭϸॖ⫳ѻⱘ‫఼⬉ܝ‬ӊ೼㡆⏽2856K ᷛ‫ޚ‬䩼ϱ♃ϟᷛᅮߎⱘ♉ᬣᑺߚ
光出射度 M v,
=
v,
d 2
2
= 0.4815/(π×(0.001/2)2)=6.13×105lx
( 2 ) 激 光 投 射 到 10m 远 处 屏 幕 上 , 可 得 接 受 面 半 径
r
10
tan
2
1
10 2
3
10
2
1
Hale Waihona Puke 10 230.003366m
面积 A=r 2 =3.56105
屏幕的光照度为 Ev
符号 Qe 表示,其计量单位为焦耳(J)。 辐(射)通量e :在单位时间内,以辐射形式发射、传播或接收的辐(射)能称
为辐(射)通量,以符号e 表示,其计量单位是瓦(W),即
e = dQe dt 。
辐(射)出(射)度 M e :对面积为 A 的有限面光源,表面某点处的面元向半球
面空间内发射的辐通量 de 与该面元面积 dA 之比,定义
6 ϔৄ⇺⇪▔‫఼ܝ‬থߎ⊶䭓Ў 0.6328Pm ⱘ▔‫ܝ‬ᴳˈ݊ࡳ⥛Ў3mWˈ‫ܝ‬ᴳᑇ䴶থᬷ
㾦Ў0.02mradˈᬒ⬉↯㒚ㅵⳈᕘЎ1mmDŽ䆩∖˖
˄1˅ ᔧV0.6328 0.235 ᯊℸ‫ܝ‬ᴳⱘ䕤ᇘ䗮䞣 ) v,O ǃথ‫ܝ‬ᔎᑺI v,O ǃথ‫ܝ‬ᇘᑺM v,O ㄝ৘Ў
໮ᇥ˛ ˄2˅ 㢹ᇚ݊ᡩᇘࠄ10m 䖰໘ⱘሣᐩϞˈሣᐩⱘ‫✻ܝ‬ᑺЎ໮ᇥ˛
量为e, =3mW 根据式(1-56)可计算出它发出的光通量为v, = K mV e,
又 K m =683lm/W,V0.6328=0.235,带入数据计算得v, 为 0.4815 lm。发光强度 Iv, =
v, ,立体角为 Ω=2π(1-(1-r2)1/2), 将光束平面发散角转换 α= 1×10-3×180 /(π)=0.057 度 则 r = sin(α/2)=5×10-4 带入公式得 Ω= 8.17×10-7sr
为 X v, K m V X e, 令 K = X v, / X e, = K m ×V ,称为人眼的明视觉光
谱光视效能。(其中定义V = Le,m Le, 为正常人眼的明视觉光谱光视效率。m 等
于 0.555um) 定义一个热辐射体发射的总光通量v 与总辐射通量e 之比,为该辐射体的光视 效能 K,K= K mV ,其中 V 为辐射体的光视效率。在光电信息变换技术领域常 用色温为 2856K 的标准钨丝灯作为光源,测量硅、锗等光电器件光的电流灵敏 度等特性参数。定义标准钨丝灯的光视效能为 Km , Km =17.1 (lm/W)。 6.(平面发散角为 1mrad)解:(1)氦氖激光器输出的光为光谱辐射,则辐射通
9 ೼ि᯳Ϟ⌟ᕫ໻⇨ሖ໪໾䰇‫ܝ‬䈅ⱘ᳔催ዄؐ೼0.465 Pm ໘ˈ㢹ᡞ໾䰇԰Ў咥
ԧˈ䆩䅵ㅫ໾䰇㸼䴶ⱘ⏽ᑺঞ݊ዄؐ‫ܝ‬䈅䕤ᇘߎᇘᑺ M e,s,Om DŽ
10 䆩䅵ㅫҎԧℷᐌԧ⏽ϟⱘዄؐ⊶䭓 Om Ў໮ᇥ˛ᔧথ⚻ࠄ 38.5 eᯊˈ݊ዄؐ
⊶䭓জЎ໮ᇥ˛ዄؐ‫ܝ‬䈅䕤ᇘߎᇘᑺ M e,s,Om Ў໮ᇥ˛
䰤DŽ 17 ೼ᖂᔅ䕤ᇘ԰⫼ϟ‫⬉ܝ‬ᇐᴤ᭭ⱘ‫⬉ܝ‬ᇐ♉ᬣᑺ᳝ҔМ⡍⚍˛ЎҔМ㽕ᡞ‫ܝ‬
ᬣ⬉䰏ⱘᔶ⢊ࠊ䗴៤㲛ᔶ˛
18 ‫⫳ܝ‬ӣ⡍ᬜᑨⱘЏ㽕⡍⚍ᰃҔМ˛ЎҔМ䇈 CO2 ▔‫఼ܝ‬䫫にⱘϸッѻ⫳ӣ
⡍⬉य़˄े䖢‫ܝ‬䴶ᏺℷ⬉ˈߎ‫ܝ‬䴶ᏺ䋳⬉˅ⱘ⦄䈵ᰃ‫ܝ‬ᄤ⡉ᓩᬜᑨ㗠ϡᰃ‫ܝ‬ ⫳ӣ⡍ᬜᑨ˛
为辐(射)出(射)度 M e ,即 M e = de dA 。其计量单 位是瓦每平方米[W/m2]。 辐(射)强度 e :对点光源在给定方向的立体角元 d 内发射的辐射通量 de , 与该方向立体角元 d 之比,定义为点光源在该方向的辐(射) 强度 e ,即 e = de d ,辐射强度的计量单位是瓦特每球面 度(W/sr)。 辐射亮度 Le :光源表面某一点处的面元在给定方向上的辐射强度,除以该面元
相关文档
最新文档