光电技术习题及总复习分解

4）光出射度
MV dV 0.239lm 5 2 3 . 04 10 lm / m dS (0.5 103 ) 2 m 2
本题2问的关键: 要搞清楚透明的反射屏和不透明的 反射屏所对应的立体角是不一样的.
(2).该激光束在10m远的屏上形成的光斑面积为
πr102
r10=θR=10-3×10=10-2
(2).该激光束投射在10m远的白色漫反射屏上,漫反射屏 的反射比为0.85,求屏上的光亮度 本题1问的关键: 辐射通量和光通量的转换关系要清楚； 立体角概念要清楚；立体角与平面角的关系？
1）光通量
v CV e 683 0.175 2 10 0.239lm
3
2）发光强度
d 2 3.14 (103 ) 2 3.14106 S r
2 0.85 0.239/ r10 2
如果该屏是 透光的，该 屏上的光亮 度是多少？
1.56102 cd/m 2
第二种解法:
参看书上7页
因为激光束投射在10m远的白色漫反射屏上, 因此我们 看到的是漫反射屏的亮度,它不是光源发出的亮度,因此,确 切的说应当是视亮度.
对于不透明的漫反射屏,视亮度计算公式为:
4-5.已知CdS光敏电阻的暗电阻Rd=10MΩ,在照度为 100 lx时亮电阻R=5kΩ,用此光敏电阻控制继电器,见下图, 如果继电器线圈的电阻为4kΩ，继电器的吸合电流为2mA, 问需要多少照度才能吸合继电器?如果要在400lx时继电器 才能吸合,那么此电路需作何改进? 本题的关键: 要搞清楚 亮电导,暗电导和光电导之 间关系? 要搞清楚光照和灵 敏度的关系?搞清楚电阻和 电导之间的关系?
2
S 4r 2 4 3.14 2 2 50.24m 2
所以:
Φ 30lm / m2 50.24m2 1507 .2lm
第 3章
习题
3-5. 一理想的运算放大器组成的放大电路，RF=1.5MΩ 其电路的作用是对光电二极管的光电流进行线性放大，如果 光电二极管未受光照时，运算放大器的输出电压为0.6V；如 果光电二极管受到光照时，运算放大器的输出电压为2.6V。 求：（1）光电二极管的暗电流是多少？ （2）如果光电二极管的光电灵敏度Sg为0.8µ A/lx，光 照是多少？
IV dV 0.239lm 5 0 . 761 10 cd 6 d 3.14 10 S r
3）光亮度
LV dV 0.239lm 11 2 0 . 97 10 cd / m dS cos d (0.5 10 3 ) 2 m 2 1 3.14 10 6 S r
Ls
KE

对于透明的漫反射屏,视亮度计算公式为:
KE Ls ' 2
1-2.一只白灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面2m的 高处，用照度计测得下方地面上的照度为30lx。求出该白灯 的光通量？
本题的关键是:要搞清楚光通量和光照度之间的关系. 解： 光通量:
Φ E S
E 30lx 30lm / m
解:
P max 32mW 本题的关键: 要搞清楚亮电导,暗电 3 P 32 10 W max 导和光电导的含义 ? 要搞清楚亮电导 ,暗 I max 2 103 A Ub 16V 电导和光电导之间的关系 ? 要搞清楚光 照和灵敏度的关系 因为： g 0, g ? S E
该白色漫反射屏是不透明的, 其上的光斑是一个漫反 射源, 因漫反射光源的视亮度与θ无Baidu Nhomakorabea,各方向都相同,因此 该漫反射源以π的立体角出射光通量0.85Фv ,故视亮度
L 0.85 Φ /SΩ
2 0.85 0.239/ r10
3.12102 cd/m2
L 0.85 Φ /SΩ
1）光敏电阻的暗电流和亮电阻值； 2）若光敏电阻的光电灵敏度为: S g 6 10 6 S / lx 求光敏电阻所受的光照度？
CdS
12V
解:
1）暗电流
U负载 20103 V 5 ID 10 A 3 R负载 2 10
暗电阻
U b U 负载 U b 12V RD 5 1.2M ID I D 10 A
注意:反相放大器, 因此输入与输出有 个”-”号,但是,由于 Ub<0,所以,负号消失
（2）有光照时
I P I I D 1.33μA
因为: 所以:
IP Sg E
I P 1.33 E 1.7lx Sg 0.8
第 4章
习题
4-3. 已知CdS光敏电阻的最大功耗为32mW，光电导 灵敏度为Sg=0.5×10-6S/lx，暗电导gd=0S，若给CdS光敏 电阻加偏置电压16V，这时入射到CdS光敏电阻上的极限 照度为多少勒克斯？
0 P g
所以：I （gp gd）U Sg EU
I 2mA 所以：E 250lx 6 SgU 0.5 10 S/lx 16V
4-4.有一个光敏电阻R和2kΩ的负载电阻，串接在电压为 12V的电源上，无光照时负载上的输出电压为20mV，有光照 时负载上的输出电压为2V。求：
RF
Ub R1
+
UO
本题的关键: 要搞清楚放大 电路是一个什么样的放大电路? 要搞清楚暗电流的含义?要搞 清楚光照和灵敏度的关系?
解:该放大器为反相比例放大器（或者利用虚短和虚断的概 念），所以
RF UO U b RF I D RD
（1）无光照时
ID
I
UO 0.4μA RF
UO 1.73μA RF
亮电流
U负载 2V 3 I 10 A=1mA 3 R负载 2 10
亮电阻
CdS
12V
U b U 负载 10V R 3 10k I 10 A
2）光敏电阻所受的光照度
I P Sg U E IP 103 A E 16.67lx 6 S g U 6 10 10
主要内容 第一、习题（布置作业中的计算题）
第二、总复习（基本概念、证明和基本 设计内容）
一、光电技术习题 第 1章 习题
1-1. 一支气体激光器发出的波长为640nm，功率为2mW， 如果这支气体激光器的平面发散角为1mrad，激光器的半径 是0.5mm，已知视见函数V(λ)在λ=640nm时为0.175。求: (1).这支气体激光束的光通量,发光强度,光亮度,光出射 度.