光电综合习题解答

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1、光电技术综合习题解答一、选择最适当的填入括号中（单选）①用光电法测量某高速转轴（15,000转/分）的转速时，最好选用（D）为光电接收器件。A．PMTB．CdS光敏电阻C．2CR42硅光电池D．3DU型光电三极管②若要检测脉宽为10-7S的光脉冲，应选用（A）为光电变换器件。A．PIN型光电二极管B．3DU型光电三相管C．PN结型光电二级管D．2CR11硅光电池③当需要定量检测光源发光强度时，选用（A）为光电变换器件。A．光电二极管B．光电三极管C．热敏电阻D．硅光电池④在光电倍增管变换电路中，要想获得理想的信噪比（压低噪声），较小的暗电流，适应的灵敏度和较高的稳定度，可以适当地（B）。A．

2、增加末三级并联电容的容量B．降低电源电压C．减小末级倍增极与阳极间的电压D．增加阴极与第一倍增极间的电阻阻值⑤硅光电池在（D）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。A．开路B．自偏置C．零伏偏置D．反向偏置⑥硅光电池在（B）情况下有最大的功率输出。A．开路B．自偏置C．零伏偏置D．反向偏置二、在距离标准钨丝灯2m远处放置一个照度计探头，已知探头的光敏面积为0.5cm2，若照度计测得的最大照度为100(lx)，试求1、标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少？2、所发出的光通量为多少？3、它所发出的辐射通量又为多少？解：首先计算光电探头对标准钨丝灯所张的立体角再计算光电探头

3、所接收的光通量φv=EvA=100×0.5cm2=5.0×10-3(lm)因而可以计算出灯在该方向上的发光强度IvIv=φv/Ω=5.0×10-3/1.25×10-5=400(cd)三、今测得某液态金属辐射体的光谱辐射峰值波长λm=0.7245μm，试求该液态金属的温度T、峰值光谱辐射出射度Me，S，λm和总辐射出射度Me各为多少？灯所发出的光通量为灯所发出的辐射通量为解：根据维恩位移定律，有λm=2898/T因此得到液态金属的温度T为T=2898/0.7245=4000(K)四、某输出功率为6mW的氦氖激光器，发出波长为0.6328μm的光束，均匀地投射到0.8cm2的白色屏幕上。已知屏幕

4、的反射系数为0.96，设光速C=3108m/s，普朗克常数h=6.62610-34j·s，氦氖激光的明视觉光谱光视效率V(632.8nm)=0.235，再根据普朗克辐射定律和斯忒潘-波尔兹曼定律，分别得到液态金属的峰值光谱辐射出射度Me，S，λm和总辐射出射度Me为Me,s,λm=1.309×10-18T5=1.34(Wcm-2nm-1)Me=σT4=5.67×10-12×40004=1.45×103(W/cm2)试求：（1）幕的光照度为多少lx？（2）幕的反射光出射度为多少lx？（3）幕每秒钟吸收多少个光子？解：先将氦氖激光器输出单色辐射的辐射功率转换为光通量φvφv=KmV(λ)φe

5、=683×0.235×6×10-3=0.963(lm)白色屏幕上的光照度应为Ev=φv/S=0.963/0.8×10-4=1.20×104(lx)幕的反射光出射度为Evr=rEv=0.96×1.20×104=1.15×104(lx)幕每秒钟吸收的光子为（个/秒）五、GDB20的阴极光照灵敏度为60μA/lm，阴极面的有效直径为15mm，倍增级数为11级，阳极光照灵敏度为100A/lm，长期使用时阳极电流应限制在4μA以下。试问:(1)长期使用时，光电倍增管阴极面的极限入射光通量为多少？(2)设阳极电阻为75KΩ，问输出电压由背景光为0.1mV变化到0.25mV情况下入射光的照度变化为多少lx

6、？(3)已知GDB20的倍增极为Cs3Sb材料，倍增系数为δ=0.2(UDD)0.7，试计算它的供电电源电压应为多少？它的分压电阻链的电阻值应为多少？(4)当要求输出信号的稳定度为0.1%时，高压电源电压的稳定度应为多少？解：(1)先根据已知条件求出GDB20的增益GG=Sa/Sk=100/(60×10-6)=1.67×106∵Ia=φkSkG,∴φkmax=Iam/SkG=(4×10-6)/(60×10-6×1.67×106)=3.99×10-8(lm)(2)设照度变化引起的输出电压变化为ΔUΔU=(0.25-0.1)×10-3=0.15×10-3(V)阳极电流的变化为ΔIa=ΔU/Ra=

7、0.15×10-3/75×103=2×10-9(A)阴极电流的变化为ΔIk=ΔIa/G=1.2×10-9/1.67×106=1.2×10-15(A)阴极的光通量变化为Δφvk=ΔIk/Sk=1.2×10-15/60×10-6=2×10-11(lm)阴极的光照度变化为ΔEvk=Δφvk/S=Δφvk/(πD2)/4=2×10-11/1.76×10-4=1.13×10-7(lx)(3)它的供电电压应为∵G=δN=