第一章光電系統(tǒng)的常用光源1、可見光的波長、頻率和光子的能量范圍分別是多少？解：可見光的波長為：380?780nm頻率可由公式算出：f=A(0.38鳥)x10-6=(3?85?7?89)x1014HZ光子的能量范圍由公式可算出：E二hv二6.626x10-34x(3.85?7.89)x10i4二(2.55?5.23)x10-19J3、一只白熾燈，假設各向發(fā)光均勻，懸掛在離地面1.5m的高處，用照度計測得正下方地面的照度為301x，求出該燈的光通量。小,d①0L=vvdS解：.?.①=JLdS=4兀R2L=4兀x（1.5）2x30=270kvvv=4x3.14x（1.5）2x30=848lm4、一只He——Ne激光器（波長為632.8nm）發(fā)出激光的功率為2mW。該激光束的平面發(fā)散角為lmrad，激光器的放電毛細管直徑為1mm。1）求出該激光束的光通量、發(fā)光強度、光亮度、光出射度。2）若激光束投射在10m遠的白色漫反射屏上，該漫反射屏的反射比為0.85，求該屏上的光亮度。解：1）在九=632.8nm時，V（入）=0.24①v（九）=kV（九）①（九）=683x0.24x2x10-3=0.328lmme又sin=—，且9=1mrad=0.057度，故：sin=sin0.057°=4.97x10-42R22兀r29==k2=k(sin—)2=3.14x(4.97x10-4)2=7.76x10-7則發(fā)光強度I=憶=^v=0328==4.2x105cd則發(fā)光強度IdQQ7.76x10-7光亮度B=dIIv=vvdScos9kr2cos94.2x1053.14x(1x10-3)2x12=5.35x1011cd/m2光出射度Mv=咯①_0.328_0.328v==s「JX10-3、3.14X0.25X10-63.14()2=4.18x105lm/m22)T反射比為0.85,.3=0.85①，則I=0.851vvvv光照面直徑：,0

d=d+2x10xtan—2=1x10-3+2x10xtan0.057°2=1x10-3+20x4.97x10-4=(1+9.95)x10-3?1.1x10-2m則屏上的光亮度：dlv—

dS'cos00.85x4.2x1053.57x1053.14x(1.1X10-22)2X10.95x10-4=3.76x109cd/m2第三章光輻射探測器9、探測器的D，10iicm-Hz1^4，探測器光敏面的直徑為0.5cm,用于4f二5x103Hz的光電儀器中，它能探測的最小輻射功率為多少？解：歸一化探測率為D*=D(AAf)2dA=兀廠2=兀(-2)2=3.14x^2.)2=0.196cm2率為則能探測的最小輻射功率為NEP=—D*<0.196NEP=—D*<0.196x5x103

101=3.13x10-10W11、某測輻射熱計的熱導G=6x10-6W/K，吸收系數(shù)為耳=0.8，求吸收5uWt輻射功率后產(chǎn)生的溫升。若電阻溫度系數(shù)a=-0.04K-1，求吸收輻射所引起的T電阻相對變化率。解：1）溫升為：AT=世0=0.8x5x10-6=0.67K0G6x10-6t2）電阻隨溫度的變化規(guī)律是：AR=aTRATAR則電阻相對變化率是：——=aAT=-0.04x0.67=0.0267RT13、一塊半導體樣品，有光照時電阻為50Q，無光照時電阻為5000Q，求該樣品的光電導。解：由光電導的定義知：1111G=G-G=—-=-=0.01980-1pdRR505000d15、光敏電阻適用作光控繼電器。如圖3.95給出一個光控開關電路。光敏電阻為CdS器件。晶體管的B值為50，繼電器K的吸合電流為10mA,R=1000。考e慮弱光照情況，計算繼電器吸合需多大的照度？（測得L=0lx時，R=100M0，GL=100lx時，R=50k0，其中U=12V）Gb

解：在弱光照下，光敏電阻的光電特性為：I二SULpg且U=U=RI=佇=丄—GGpGSLpgI10由電路圖可知：I=I=-c=—=0.2mApbB50I二I+1二0.2+10二10.2mAebcdGpdL1dGpdL=1.999x10_7s=1.999x10_7s/lx100lx一0lx又由電路圖可知：U=U+U+RI=厶+U+RIbGbeeeSLg故最小照度為：Ibeee0.2x10_3L=b==97.3lxb=S(U_U_RI)1.999x10_7(12_0.7_100x10.2x10-3)gbbeee18、在T=300K（室溫）時，硅光電池2CR21（光敏面積為5mmX5mm），在輻射度L=100mW/cm2下測得U=550mV,I=6mA，考慮/〉〉I，試求：oc1sc1901）同樣溫度下，輻照度L=50mW/cm2時的U,I2oc2sc22）當將此硅光電池接在如圖3.96所示的零伏偏置電路中，測量某受光面的照度時，測得輸出電壓為U=1V，問此時受光面的照度是多少？o解：1）當/?I時，開路電壓與照度成對數(shù)關系：U=kTInL90ocq并且：L=100mW/cm2=100x10_3x683/10_4=683000lx1L=50mW/cm2=50x10_3x683/10_4=341500lx2口口kT、tkTlnLoc2oc1q2q1lnLU=UxmL2=521mVoc2oc1lnL1硅光電池的短路電流與輻照度成正比：sc2L硅光電池的短路電流與輻照度成正比：sc2LL12==Ix=6x=3mAsc2sc1L10012）此時U=-1Rsc則：2）此時U=-1Rsc則：I=sc10X103=°.1mA又由于硅光電池的短路電流與輻照度成正比：■scsc10.1-scL=Lx-^=100x=1.67mW/cm21I6-scsc130、1）畫出具有11級倍增極，負高壓1200V供電，均勻分壓的光電倍增管的工作原理圖，分別寫出各部分名稱。2）若該倍增管的陰極靈敏度S=20rA/lm,陰極入射光的照度為0.1lx,陰極有k效面積為2cm2,各倍增極二次發(fā)射系數(shù)相等（5=4）,各級的電子收集率為1,試計算倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)和陽極電流。解：1）見書P116圖3.83（b）,其中：Ds的s=11,Rn的n=12,-HV=-1200V2）放大倍數(shù)M=5n=411=4194304陰極電流Ik=S①,且①=LS=0.1x2x10-4=2x10-5陰極電流Ik.I=S①=20x10-6x2x10-5=4x10-10Akk貝邛日極電流I=MI=4194304x4x10-10=1.68mAAk33、現(xiàn)有GDB-423型光電倍增管的光電陰極面積為2cm2,陰極靈敏度5二25rA/lm，倍增系統(tǒng)的放大倍數(shù)為105,陽極額定電流為20口A，求允許的k最大光照。IS解：M=「A=AISkkI20則I二A二二2x10-4rAkM1050I=S①kkI2x10-4①=-^==8x10-6lmS25k①8x10-6???L=—=——=0.04lm/m2=0.04lxS2x10-4第四章光電成像器件6、某雙列兩相2048像元線陣CCD，其轉(zhuǎn)移損失率￡=10-5，試計算其電荷轉(zhuǎn)移效率H和電荷傳輸效率『(耳'=Q(n)/Q(0))。解：0￡=1一耳.?.耳二1-￡二1-10-5二0.99999電荷傳輸效率Q電荷傳輸效率Q(n)Q(0)因為該器件為雙列兩相2048像元線陣CCD，故每列有m=2048/2=