光电传感器实验讲义
顾定安编
河海大学物理实验中心
2003．10
光电传感器应用实验仪器介绍
光电传感器是一种将光信号转变成电信号的光电转换器件。由于光电器件灵敏度高、响应速度快、靠得住性高、结构简单、利用方便，而且具有“非接触测量”的特点，因此在自动检测和控制系统中有着十分普遍的应用。
光电器件工作的物理基础是光电效应。在光的作用下，电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等。受光照的物体导电率发生转变，或产生必然方向电动势的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管、光电池等。
光电传感器应用实验主要利用CSY10G型光电传感器系统实验仪完成一系列基于内光电效应的光电器件的应用实验。比较简单的光电器件包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光断续器等；特殊用途的光电器件有PSD光电位置传感器、热释电红别传感器、光纤传感器、CCD电荷耦合图象传感器等。
光电传感器系统实验仪将各类光电传感器、被测体、信号源、仪表显示、信号收集、处置电路及实验所需的温度、位移、光源、旋转装置等集中于一机。仪器顶部工作台上安装各类传感器和测试部件，包括热释电红别传感器、温度源、慢速电机、衍射光栅、固体激光器、PSD光电位置传感器、CCD电荷图象传感器、位移平台、光电器件安装板、莫尔条纹光栅位移传感器、光纤传感器、光电断续器、旋转电机等，其布局如图1；正面面板为控制操作和测量显示面板，包括直流稳压电源、电压/频率表、微安表、电机开关及调速旋钮、光源和热源开关等，布局如图2上半部份；水平面板用于各类传感器件和相应的检测电路模块的连接，其接口布局如图2的下半部份。
图1 工作台布局图
工作台的光电器件板上已装有七个器件和一个备用试件插座，器件散布如图2的右上角所示。其中a b为光敏二极管、c d为红外光敏管、e f为光敏三极管、g h为红外接收管、i j为光电阻、k l为光电池、m n为发光二极管、o p为试件插座。上述器件的引脚别离与
水平面板上相应的器件连接插孔相通，实验时只要用导线直接在水平面板上连接即可。注意光电器件板上的试件插座别离与水平面板上的光敏电阻Ⅱ、光电池Ⅱ、发光二极管Ⅱ、Ⅲ相通，以便插上不同的试件时利用相应的器件连接插孔。
水平面板上包括实验选配、光敏灯控、光敏三极管、光电池光强测试、光耦合器、PSD 光电位置、热释电红外探测、光纤变换、红外检测等九个模块。
实验选配模块包括三个可调电阻和两个三极管，可供实验时选用。使历时要接上适当的电源。其他八个模块已接上相应的电源，只要连接有关的光敏器件和发光二极管即可正常工作，其“Vo”端输出光敏传感器响应光信号后产生的电压信号，可连接电压表读出。
光电传感器系统实验仪提供十种传感器：
一、光敏二极管：由具有光敏特性的PN结制成，不同的二极管光谱范围是不同的。
二、光敏三极管：具有NPN或PNP结构的半导体光敏管，引出电极二个，较之光敏二极管具有更高的灵敏度。
3、光敏电阻：CdS材料制成，其电阻值随光照强度而改变。
4、光电池：按照光生伏特效应原理制成的半导体PN结，光谱响应范围在50~100μm 光波长之间。
五、光断续器：透过型的红外发射-接收器件。
六、光纤传感器：导光型红外发射-接收传感器，可测位移、转速、振动等。
7、PSD光电位置传感器：一维半导体光点位置敏感传感器，测试范围≤10mm，灵敏度≥。
八、CCD电荷耦合图象传感器：物体轮廓与图象监测，光敏面尺寸4mm×。
九、热释电红别传感器：工作范围波长5~10μm红外光,探测距离≥5m。
10、光栅传感器：光栅衍射及光栅距测试、光栅莫尔条纹精密位移测试。
其他器材包括：
温度源：电加热器，温升≤100℃。
光源：12V安全电压，高亮度卤钨灯；各色高亮度LED发光管。
慢速电机：控速电机及遮温叶片组成。
位移装置：位移范围25mm,精度1μm。
旋转电机：转速0~2400转/分。
直流稳压电源：±12V、±2V~10V、激光电源、CCD电源。
数字电压/频率表：3 1/2位显示，精度1%。
微安表：0~100μA，精度%。
光电传感器系统实验仪内置数据收集和通信模块，通过串行通信电缆与运算机相连接。需要收集的电信号由正面面板上电压/频率表下方的“IN”端口接入；收集方式及收集指令由微机（点击相关图标按钮）通过串行口发出，实验仪完成数据收集后通过串行口把数据传送给运算机显示。
运算机配置图象卡可收集CCD摄象机的视频信号。测试软件能够利用图象信息进行简单的处置和测量。
注意事项：
实验时要随时注意仪器的工作电压是不是正常，应杜绝电源之间彼此短路。
CCD摄象机及一体组装的移动导轨请按如实验需要按布局图安装在导轨基座上。
请特别注意：固体激光器插头不要插入CCD电源插孔，不然会烧坏激光器。
请注意当高亮度光源打开时对仪器有必然的干扰，专门是在小信号数据收集时应避免开灯，光源灯头及电源线接头应注意维持接触良好。
光电实验仪器在实验时应注意背景光的影响，必要时要进行有效的遮光。
实验一光敏器件和光控电路
实验目的：
1、了解几种光敏器件的光电特性。
2、设计调试利用光敏器件的暗通光控电路和亮通光控电路。
实验原理：
简单而又常常利用的光敏器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等等，其
最大体的应用实例就是光控电路。
光敏电阻又称为光导管，是一种均质的半导体光电器件，
其结构如图3所示。由于半导体在光照的作用下，电导率的转
变只限于表面薄层，因此将搀杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表
面就制成了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光
谱特性。光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间
有可能采用大的灵敏面积，提高灵敏度。
光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的，其管芯是
一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需
加上反向电压。无光照时，有很小的饱和反向漏电流，即暗电
流，此光阴敏二极管截止。当受到光照时，饱和反向漏电流大大增加，形成光电流，它随入
射光强度的转变而转变。光敏二极管结构见图4。
光敏三极管是具有NPN或PNP结构的半导体管，结
构与普通三极管类似。但它的引出电极通常只有两个，入
射光主要被面积做得较大的基区所吸收。所以能够利用光
照来控制三极管的导通电流。
光电池的结构实际上是一个较大面积的半导体PN
结，工作原理即是光生伏特效应，当负载接入PN两极后
即取得功率输出。
光敏器件在有无光照情形下导电性能改变的效应，能够用来进行光电控制。如图5所示
的简单电路能够通过调整偏置电阻R1和R2的阻值来控制三极管的导通
和截止，从而控制发光二极管的亮和暗。用光敏器件取代偏置电阻R1，
或R2能够组成暗通电路（光敏器件没有光照时发光二极管亮）或亮通
电路（光敏器件有光照时发光二极管亮）。
实验器材：
稳压电源、光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、发光二
极管、可调电阻、三极管、电压表、万用电表、光源、遮光物、光控电
路模块等。
实验内容：
图5
一、光敏电阻实验
一、测试光敏电阻Ⅰ的暗电阻、亮电阻、光电阻。
观察光敏电阻的结构。用遮光罩将光敏电阻完全掩盖，用数字万用表2M电阻档测得的
光敏电阻的阻值为暗电阻R暗；移开遮光罩，在环境光照射下，用200K
电阻档测得的光敏电阻的阻值为亮电阻，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，
光电阻越大，则灵敏度越高。
二、观察光敏电阻Ⅰ的暗电流、亮电流、光电流。
依照图6接线，电源可选+6V。在光敏电阻同意光照下（可用正常环
境光）调节可变电阻R L（用“实验选配”模块的100K左右的可变电阻），使通过光敏电阻的电流不超过100微安，这就是亮电流。遮住光照，这时的电流为暗电流。亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。
3、观察光敏电阻的光谱特性。
不同波长的入射光照到光敏电阻的光敏面上，亮电阻有所不同。别离用高亮度发光二极管（红、黄、绿、蓝和红外）作为光源（其工作电源可选用+6V，电流10mA）照射光敏电阻Ⅰ，用200K电阻档测量亮电阻并记录亮电阻值。亮电阻越小，则灵敏度越高。
4、暗通电路和亮通电路实验。
利用“实验选配”模块上的可调电阻和三极管，参考图5的电路，用光敏电阻Ⅰ代替“R2”可组成暗通电路。参考先前测量的亮电阻和暗电阻值并通过实验肯定偏置电
阻“R1”的阻值，作好记录。电路中V+可用+6V，R3可取1KΩ。
用光敏电阻代替“R1”可组成亮通电路。一样，通过实验肯定“R2”的
阻值。
5、实验“光敏灯控”模块。
将光敏电阻接入“光敏灯控”模块电路（内部电路如图7），接上发光二
极管并用电压表（输入端为“IN”，电压量程选择20V档）指示“V o”输出的
电压值，观察光敏电阻遮光和照光时发光二极管的发光情形及“V o”电压转
变。调节控制电位器R3，观察并从电路原理分析其对灯控的影响。
二、光敏二极管实验
图7
一、用数字万用表测量光敏二极管Ⅰ的“电阻”值。
用数字万用表（红笔为正极）测量遮光光阴敏二极管的“正向电阻值”
和“反向电阻值”，和同意正常环境光照时的“正向电阻值”和“反向电阻值”。（用不同的电阻档测得的阻值是不同的，请记录用的是哪一电阻档。）
2、观察光敏二极管的光谱特性。
在不同波长的入射光照射下，光敏二极管的“电阻”值有所不同。别
离用高亮度发光二极管（红、黄、绿、蓝和红外）作为光源（电流10mA）
照射光敏二极管，用200K电阻档测量光敏二极管的“正向电阻”，并记
录电阻值。光敏二极管对使其“电阻”值变得最小的那种波长的光最敏感。
3、暗通电路实验。
实验用光敏二极管Ⅰ代替图5电路中的“R2”（光敏二极管处于正向
工作状态），组成暗通电路。参考先前用万用电表测得的光敏二极管亮暗
“电阻”值，通过实验肯定电路中另一偏置电阻R1的阻值，作好记录。电路中V+可用+6V，R3可取Ω。
4、用“光敏灯控”模块实验光敏二极管。
将光敏二极管Ⅰ按“正向工作状态”接入“光敏灯控”模块电路的“光敏入”（电路如图7），接上发光二极管并用电压表指示“V o”输出的电压值，观察光敏二极管遮光和照光时发光二极管的发光情形及“Vo”电压转变。
*五、可用图8电路观察光敏二极管的亮、暗电流，但电流很小，微安表不易明显显示。
三、光敏三极管实验
一、判断光敏三极管C、E极性。
用万用表欧姆20M测试档，测量C、E间的两个方向的
“电阻”值，管阻值较小时红表棒端触脚为C极，黑表棒为
E极。
二、“光敏三极管”模块实验。 将光敏三极管Ⅰ接入“光敏三极管”模块电路（电路如图10），接上发光二极管并用电压表指示“Vo ”输出的电压值，观察光敏三极管遮光和环境光照射时发光二极管的发光情形及“V o ”电压转变。
3、观察光敏三极管的光谱特性。 光敏三极管对不同波长的光响应有所不同。将光敏三极管Ⅰ接入
图10电路，用各类波长发光二极管（红、黄、绿、蓝和红外，工作电流10mA ）照射光敏三极管，观察并记录“V o ”输出电压的转变。光敏三极管对使“V o ”输出电压较大的那种波长的光比较敏感。
4、简单光电触发电路。
在光电控制中，常常利用光敏三极管触发TTL 门电路，简单电原理图如图11，有光照时输出Vo 为“1”（高电平），遮光时输出Vo 为“0”（低电平）。电路中电阻R 的取值应保证有光照光阴敏三极管C 极为低电平（小于），遮光时C 极为高电平（大于）。
用光敏三极管Ⅰ依照图11连接。图中的“R ”用“实验选配”模块的100K 左右的可变电阻代替。TTL 门电路“反相器”用“光耦合器”模块内的“整形电路”代替，也就是用导线把“A ”点与“整形入”相连接，“B ”点即“整形出”（也就是输出端Vo ）。电源V+接6V 。输出端“V o ”接数字电压表的“IN ”。调节电阻R ，使光敏三极管遮光时电压表显示低电平；有光照时电压表显示高电平。调试完成后，用万用表测量并记录R 的阻值。
四、光电池实验
1、 光电特性和光谱特性的定性熟悉。
光电池的光生电动势与光电流和光照度的关系为光电池的光电特性。直接用万用电表的电压档测量光电池两头在遮光、正常环境光和强光照射下的输出电压（近似为光生电动势）。当光强达到必然程度后，输出电压就趋于饱和了。
光电池也有必然光谱响应范围。，用多种波长
高亮度发光二极管（红、黄、绿、蓝、红外）和激
光作为光源照射光电池，观察产生的光电势，定性
了解光电池的光谱特性。
2、 光电池光强测试实验
按图12将光电池接入“光电池光强测试”实
验单元，注意电池极性。调节光电池受光强度，别
离在光照很暗、正常光照和光照很强时观察两个发
光二极管的发光情形（不亮、稍亮或较亮），如此
就形成了一个简易的光强计。把电路输出端V o 与
数字电压表连接，改变光源离光电池的距离（即改
变接收的光强），观察不同光强下电路的输出电压。
实验记录：
一、光敏电阻实验
一、光敏电阻Ⅰ的暗电阻为 、亮电阻为 、光电阻为 。
二、光敏电阻Ⅰ的亮电流为 、暗电流为 、光电流为 。
3、对于颜色不同、光强相同的光，光敏电阻Ⅰ对 颜色的光比较敏感。
4、画出用光敏电阻Ⅰ组成暗通电路的电路图。当电源V+取+6V ，通过实验肯定的偏置电阻R1的阻值为 。
图12 图10 图 11
画出用光敏电阻Ⅰ组成亮通电路的电路图。当电源V+取+6V，通过实验肯定的偏置电阻R2的阻值为。
五、实验“光敏灯控”模块，光敏电阻遮光时输出电压V o为；有光照时，输出电压V o为。
二、光敏二极管实验
一、光敏二极管Ⅰ遮光时“正向电阻值”约，“反向电阻值”约。受正常环境光照时“正向电阻值”为，“反向电阻值”为。
*光敏二极管Ⅰ处于反向工作状态，电源可选+6V，光电流为、暗电流为。
二、对于颜色不同、光强相同的光，光敏二极管Ⅰ对颜色的光比较敏感。
3、暗通电路实验中，当电源V+用+6V，偏置电阻的阻值选用。
4、实验“光敏灯控”模块，光敏二极管遮光时，输出电压Vo为；有光照时，输出电压V o为。
二、光敏三极管实验
一、“光敏三极管”模块实验中，遮光时输出电压Vo为；有光照时输出电压Vo电压为。
二、对于颜色不同、光强相同的光，光敏三极管Ⅰ对颜色的光比较敏感
3、在简单光电触发实验中，若是电源V+取6V，要利用光敏三极管Ⅰ实现靠得住触发的电阻R的阻值约为。
四、光电池实验
一、光电池被遮光时输出光生电动势为，在环境光照射下输出光生电动势为，在强光照射下的输出光生电动势为。
二、将光电池接入“光电池光强测试”实验单元，遮光时输出电压Vo为；在环境光照射下输出电压Vo电压为。在强光照射下输出电压Vo电压为。
实验二红外光敏器件的应用
实验目的：
一、了解几种红外光敏器件的光电特性。
二、学习红别传感器的应用技术。
实验原理：
红外辐射是一种不可见的电磁辐射，它的波长大于可见光中波长最长的红光，范围大致在～1000μm，故称为红外线。红外辐射的物理本质是热辐射，物体温度越高，红外辐射越强。所以，对红外线敏感的光电器件能够用来对“热”的目标进行探测、定位，在利用中也不需要可见光源。
常常利用的红外光敏器件有红外光敏二极管和
红外光敏三极管。利用方式与普通光敏二极管、三
极管一样。
把发光器件和光敏器件组合在一路能够组成所
谓光耦合器件，其结构如图13。它的输入端（发光
部份）与输出端（受光部份）电气上是绝缘的，只
能由光来传递信号。为了提高灵敏度，避免外界可
见光的干扰，同时也避免可见光对外界产生干扰，
光耦合器常常利用波长相匹配的红外发光二极管和光敏三极管配对组合而成。光耦合器又分光电耦合器和光断续器两种，所用的发光、受光器件都相似，前者主要用于电路的隔离，后者主要用来测试目标物体的有无。
用来对人体热辐射进行探测的一种光电器件叫做热释电红别传感器。
热释电红别传感器由具有极化现象的热晶体或被称为“铁电体”的材料制作的。这种材料的极化强度（单位面积上的电荷）与温度有关。材料同意热辐射引发表面温度的上升使得极化强度降低，表面电荷减少，相当于释放一些电荷，故称为“热释电”。热释电传感器输出信号的强弱取决于温度转变的快慢。
为了探测移动的热辐射物体（例如活动的人体），热释电红别传
感器常常和菲涅尔透镜配套运用。菲涅尔透镜是一种特殊设计的透
镜组，其结构如图14所示，上面的每一个透镜单元都只有一个不大
的视场，相邻两个单元透镜的视场即不持续也不重叠,都相隔一个盲
区。当热源在透镜前运动时,按序从某一单元透镜视场进入又退出，
透镜的功能就是将持续移动的热源信号变成断续的辐射信号,使热
释电传感器输出脉动的信号。
热释电红别传感器的结构和内部电路如图15所示，主要由滤光片、PZT热电元件、结型场效应管FET及电阻、二极管组成.。其中滤光片的光谱特性决定了热释电传感器的工作范围。本实验仪所用的滤光片对5μm以下的光具有高反射率，而对于从人体发出的红外热源则有高穿透性，传感器接收到红外能量信号后就有电压信号输出。
实验器材：
红外光敏二极管、红外光敏三极管、发光二极管、光电耦
合器件、热释电红别传感器组件、电压表、光敏灯控电路模块、
光敏三极管电路模块、热释电红外探测模块等。
实验内容：
一、红外光敏二极管的利用
一、把光敏二极管Ⅱ（红外光敏）按“正向工作状态”接
入“光敏灯控”模块电路（内部电路如图7），接上发光二极管
Ⅰ并用电压表（输入端为“IN”）指示“Vo”输出的电压值。观
察红外光敏二极管遮光和照光时，发光二极管的发光情形及
“Vo”电压转变。注意，别离用两种方式照光。第一次是用正
常环境光照射；第二次用黑色套管套住红外光敏管，把环境光
遮住，用红外发光二极管（电源接6V）对准红外光敏管照射，
观察发光二极管的发光情形及“V o”电压转变。
二、把光敏二极管Ⅱ（红外光敏）接入“红外检测”模块
电路（内部电路如图16），接上发光二极管Ⅰ并用电压表指示
“Vo”输出。别离用正常环境光和红外光两种方式照光进行实
验，观察红外光敏管遮光和照光时发光二极管的发光情形及
“Vo”电压转变。
二、红外光敏三极管
一、把光敏三极管Ⅱ（红外接收）接入“光敏三极管”模
块电路，接上发光二极管Ⅰ并用电压表指示“Vo”输出。观察
红外接收管遮光和同意红外光照射时发光二极管的发光情形
及“Vo”电压转变。
二、把光敏三极管Ⅱ（红外接收）接入“红外检测”模块电路，接上发光二极管Ⅰ并用
电压表指示“Vo”输出。观察红外接收管遮光和同意红外光照射时发光二极管的发光情形及“Vo”电压转变。
三、光断续器实验
观察光断续器的结构：这是一种透过型的光断续器,近红外发光二极管发出的光信号经光敏达林顿电路接收放大整形后输出，光断续器发光部份的电源由“光耦合器”模块电路中的V一、V2端口提供。
一、把光电耦合器件的V一、V2端与“光耦合器”模块电路的V一、V2端相连接，“Vo”端与电压表相连接。别离把测速电机的叶片遮挡和离开光电耦合器件的光路，观察Vo输出电压的转变。
*开启电机，用示波器观察光断续器输出端Vo的转速波形。
二、将Vo端与“整形入”端口相连接，把“整形出”端口与电压表输入端“IN”相连接，让整形电路把输出的电压信号转变成标准的（5V）TTL电平。别离把测速电机的叶片遮挡和离开光电耦合器件的光路，观察“整形出”输出电压的转变。
3、打开测速电机电源，让测速电机转动；把“电压/频率表”的量程选择开关转到“2K”位置，频率表显示的是由“IN”端口输入的电信号每秒的脉冲个数。调节电机调速旋钮，观察频率计读数是不是转变，电机转速（转/秒）＝频率表读数÷2。记录电机的最高转速。
四、红外热释电探测实验
一、把“热释电红外”传感器组件的D、S、E端别离与“热释电红外探测”模块电路的D、S、E端口相连接。“Vo”端口接电压表“IN”，电压量程选择20V档，记录观察电压表的指示。接好发光二极管Ⅰ。用手指在热释电红别传感器探头前晃动，观察电压表的指示；当手指不动时观察电压表指示是不是转变。
二、热释电红别传感器探头前方有电热源。开启“热源”电源，同时将慢速电机叶片扒开不使其挡住热源透射孔。随着热源温度上升，观察热释电红别传感器的V o端输出电压转变情形。能够看出传感器并非因为热源温度上升而有所反映。
开启慢速电机，调节转速旋钮，使电机叶片转速尽可能慢，不断的将透热孔开启——遮挡。现在可观察到“V o”输出电压随热源的转变而转变，发光管则闪亮。
慢慢提高电机转速，当电机转速加速，叶片断续热源的频率增高到必然程度时，传感器又会出现无反映的情形。分析这是什么原因造成的？
注意，慢速电机的叶片因为是处于不平衡形式，加上电机功率较小，所以开始转动时请用手拨动一下。
3、将热释电红别传感器探头的安装方向调整180°面对仪器前实验者。实验者从探头前通过，移动速度从慢到快，距离从近到远，观察传感器的反映，估量并记录传感器的有效探测距离。尝试在探头的不同视场范围进入，估量并记录传感器的有效探测角度范围。
实验记录：
一、红外光敏二极管（光敏二极管Ⅱ）接入“光敏灯控”模块电路。
遮光时“V o”输出的电压值为V。正常环境光照射时，Vo为V；用红外发光二极管照射，V o为V 。
二、红外光敏三极管
一、把光敏三极管Ⅱ接入“光敏三极管”模块电路。
遮光时“V o”输出的电压值为V。正常环境光照射时，Vo为V；用红外发光二极管照射，V o为V 。
二、把光敏三极管Ⅱ接入“红外检测”模块电路。
遮光时“V o”输出的电压值为V。正常环境光照射时，Vo为V；用红
外发光二极管照射，V o 为 V 。
三、光断续器实验
一、在测速电机的叶片遮挡光电耦合器件的光路时Vo 输出电压为 V ；当叶片不遮挡光电耦合器件的光路时V o 输出电压为 V 。
二、在测速电机的叶片遮挡光电耦合器件的光路时，“整形出”输出电压为 V ；当叶片不遮挡光电耦合器件的光路时“整形出”输出电压为 V 。
3、测速电机转动转动最快时“频率计”读数为 ，电机转速为 。
四、红外热释电探测实验
一、当没有热源移动时电压指示为 V ；用手指在热释电红别传感器探头前晃动，电压表指示为 V 。当手指不动时电压表指示 转变。
二、开启“热源”电源，随着热源温度上升，V o 端输出电压 转变。
开启慢速电机，V o 端输出电压 转变。慢慢提高电机转速，当叶片断续热源的频率增高到必然程度时，V o 端输出电压 转变。
3、估量传感器的有效探测距离约为 ；有效探测角度范围约 。
实验三 微小位移的光电检测
实验目的：
1、 了解光电位置传感器（PSD ）的测量原理和光电特性。
2、 测试一维PSD 的灵敏度。
3、了解光纤传感器检测的大体原理，利用光纤传感器进行位移测量。
4、学习莫尔条纹的原理和应用。
实验原理：
PSD(position sensitive detector)是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感
的光电器件，可分为一维PSD 和二维PSD 两类。
一维PSD 的结构如图16和图17。从剖面结构图能够看到硅片的上层为P
型，基层为N 层。P 层不仅作为光敏层，而且仍是一个均匀的电阻层。当光
线照射到PSD 的光敏层上，在入射位置上就激发产生与光能量成正比的光生
载流子，形成光电流通过电阻层（P 层）由电极输出。由于P 层的电阻是均匀的，所以由电极A 和电极B 输出的电流别离与入射点到两电极的距离（电阻值）成反比，而输出总电流则与入射光强有关。设A 、B 两个电极间距离为2L ，输出的光电流别离为I 1和I 2，则电极C 上总电流I 0 = I 1 + I 2 。
若以PSD 的中心点位置作为原点，入射光斑能量中心离原点的距离为x ，于是：
L x L I I 201-=，L
x L I I 202+=，L I I I I x 1212+-=。可见入射光斑能量中心对于PSD 器件中心的位置x 仅与A 、B 两电极输出电流的差与和之比有关。当入射光强不变时，能够通过检测两电极输出电流的差来肯定入射光斑的位置；其总电流对应于入射光强。
把一维PSD 的光敏面展宽，再增加一对电极，两对电极彼此正交，就可以够组成二维PSD 。类似的，能够通过别离检测两对电极输出电流的差来肯定入射光斑的二维坐标。
光电位置传感器对入射光斑底形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与光斑的能量中心位置有关，这给测量带来很多方便。PSD 光敏面是持续的，没有盲区，可持续测量光斑位置，且位置分辨率很高，达微米量级。由于输出总电流与入射光强有关，PSD 可同时检测位置和光强。光电位置传感器被普遍应用于激光束的监控（对准、位移和振动等）、
平面度检测、二维位置检测系统等方面。
光纤传感器是一种把被测的物理量转变成可测的光信号的装置。通常由光发送器、敏感元件（光纤的或非光纤的）、光接收器、信号处置系统和光纤组成。由光发送器发出的光经源光纤引导到探头端口的敏感元件（或由端口直接出射），在这里，光的某一性质收到被测物理量的调制，被调光经接收光纤耦合到光接收器，使光信号转变成电信号，最后经信号处置系统处置取得咱们所期待的被测量。
光纤传感器通常分为功能型、非功能型两大类。
功能型（全光纤型）光纤传感器，其光纤不仅是导光
媒质，而且也是敏感元件，光在光纤内直同意被测量
调制。非功能型（或称传光型）光纤传感器，其光纤
仅起导光作用，光引导到非光纤型的敏感元件上收被
测量调制，再由接收光纤传回；也可直接接收由被测
对象辐射的光或被其反射、散射的光，被称为“拾光
型”光纤传感器。
本实验利用的光纤传感器是“拾光型”的。
由于物体的反射（或散射）光与物体和光源间的距离有关，利用光纤传感器接收物体的反射（或散射）光，（如图19）其光强将随物体
与光纤传感器探头端口的相对位置改变而转变，
由此可测量物体相对探头的位移或振动。反射式
光纤位移传感器输出特性曲线如图20，一般都
选用线性范围较好的前坡为测试区域。
莫尔条纹也能够用来进行位移的测量。
若是把两块光栅距相等的光栅平行安装，而
且使光栅刻痕相对维持一个较小的夹角θ时，透过
光栅组能够看到一组明暗相间的条纹，即为莫尔条
纹。光栅刻痕重合部份形成条纹暗带，非重合部份
光线透过则形成条纹亮带。设光栅距（光栅常数）
为P，莫尔条纹的宽度为B（见图21），则B = P /
tgθ。
当指示光栅相对于固定不动的主光栅左右移
动时，莫尔条纹将沿着近于栅线的方向上下移动，
由此能够肯定光栅移动的方向。
当指示光栅沿着与光栅刻线垂直方向移动一
个光栅距P时，莫尔条纹移动一个条纹间距B，当两个等距光栅之间的夹角θ较小时，B ≈P/θ，远大于P。如此就可以够把肉眼看不见的栅距位移变成清楚可见的条纹位移，实现高灵敏的位移测量，当莫尔条纹位移N个条纹间距时，位移X = N×P。
利用图像收集卡，让运算机收集、显示CCD摄象机摄取的莫尔条纹影象，运用莫尔条纹测试软件，能够实现条纹移动的自动计数，由此计算两光栅间的微小位移（已知光栅矩，X = N×P）或由位移推算光栅矩（P = X÷N）。
实验器材：
一、PSD基座(器件已装在基座上)、固体激光器、反射体、PSD处置电路、电压表、激光教鞭和其他光源。
二、光纤、光电变换器、光纤变换电路模块、反射物（电机叶面）、测速电机、电压/频率表、示波器等。
3、光栅组、位移平台、CCD摄像头、视频线、图像收集卡、实验软件等。
实验内容：
一、PSD位移检测:
一、通过器件上端圆形观察孔观察PSD器件。用导线把“PSD光电位置”器件接口端“I1”、“I2”别离与PSD信号处置电路模块的接口端“I1”、“I2”连接起来，输出端“Vo”接电压表，开启实验仪电源（先不打开光源），现在因无光源照射，PSD器件上没有入射光斑，V o输出的为环境光的“噪声”电压，记录V O，同时记录V O1和V O2。试用一块遮光片将观察圆孔盖上，观察光“噪声”对输出电压的影响。
二、把固体激光器安装在基座圆孔中并固定，打开“激光电源”。注意激光束照射到反射面上时的情形，光束应与反射面垂直。旋转激光器角度，调节激光器光点，（必要时也可调节PSD前的透镜）使光点尽可能集中在器件上。
3、仔细调节位移平台，用电压表观察输出电压V O的转变，当输出为零时，再用电压表别离测两个电极信号电压输出端口“V O1”、“V O2”的电压值，现在两个信号电压应是大体一致的。
4、记下“V O”输出为零时螺旋测微仪的读数，以此作为原点。从原点开始，将位移平台别离向前和向后移动，每次螺旋测微仪旋转10格（1/10mm），并将位移值（mm）与输出电压值（V0）记录列表。前后别离位移5mm左右。用毫米方格纸作V～X图线，求出灵敏度S，S＝△V/△X。按照图线分析其线性。
注意：实验中所用的固体激光器光点可调节，实验时请注意光束不要直接照射眼睛，不然有可能对视力造成不可恢复的损伤。每一支激光器的光点和光强都略有不同，所以对同一PSD器件，光源不同光阴生电流的大小也是不一样的。实验时背景光的影响也不可轻忽，尤其是采用日光灯照明时，或是仪器周围有物体移动造成光线反射发生转变时，都会造成PSD光生电流改变，引发V0输出端电压转变。如实验时电压信号输出较小，则可调节一下激光器照射角度，或调节“PSD光电位置”处置电路模块下方的“增益”旋钮，增大输出。
二、利用光纤传感器测量位移
一、检查光纤是不是与实验仪靠得住连接，把“光纤变换”模块的“V o”端与电压表“IN”连接，电压表量程选2V。注意，光纤探头端面通过精密光学抛光，其光洁度直接会影响传输损耗的大小，需仔细保护。禁止利用硬物、尖锐物体碰触，遇脏可用镜头纸擦拭。不要自行拆卸光纤接口。
二、把光纤探头安装于位移平台的支架上用紧定螺丝固定，电机叶片对准光纤探头，注意维持两头面的平行。
3、尽可能降低室内光照，移动位移平台使光纤探头紧贴反射面，现在变换电路输出电压Vo应约等于零。记录V o电压读数和螺旋测微仪的读数（位置坐标，mm）。
4、旋动螺旋测微仪带动位移平台使光纤端面离开反射叶片，每旋转一圈毫米)记录位置坐标和Vo电压值。作出位置X与V o电压值的关系图线。
从测试结果能够看出，光纤位移传感器工作特性曲线如图20所示分为前坡Ⅰ和后坡Ⅱ。前坡Ⅰ范围较小，线性较好。后坡工作范围大但线性较差。因此平时用光纤位移传感器测试位移时一般采用前坡特性范围。按如实验结果试找出本实验仪的最佳工作点（测量位移光阴纤端面距被测目标的距离）。
三、利用莫尔条纹计数测量光栅的光栅常数
一、安装好主光栅与指示光栅，使两光栅维持平行，光栅间间隙要尽可能小，微调主光栅角度，使莫尔条纹清楚可见。
二、旋动移动平台螺旋测微仪，向前或向后，观察莫尔条纹上下移动与指示光栅位移方向的关系。
3、将CCD摄像头安装在光栅前方，打开CCD稳压电源，启莫尔条纹自动计数软件，按下“活动图象”按钮，屏幕窗口即显示光栅位置上的莫尔条纹图像，适本地调节CCD的镜头前后位置和焦距，使条纹最为清楚。
4、记录螺旋测微仪的初始读数L0，缓缓旋动移动平台螺旋测微仪，观察屏幕窗口条纹的平移。当指示光栅位移一个光栅距时，莫尔条纹就移动一个条纹距。仔细记数条纹移动数量，让条纹移动100个间距后停止，记录下螺旋测微仪的末读数L。计算光栅的位移（X =|L-L0|），计算光栅常数。
*五、重复100个条纹位移实验，利用计数软件进行莫尔条纹移动的自动计数。具体操作参考附录的软件利用说明。
实验记录：
一、PSD位移检测:
一、环境光的“噪声”电压V O = V，现在V O1 = V，V O2 = V。遮光后“噪声”电压为V。
2、用激光反射光斑照射PSD，当输出V O为零时，V O1 = V，V O2 = V。螺旋测微仪的读数L O = mm。
灵敏度S = △V/△X = （V/mm）
位移检测最佳工作点：mm。
三、利用莫尔条纹计数测量光栅的光栅常数
人工计数：
螺旋测微仪的初始读数L0 = mm，末读数L = mm，光栅的位移X = |L-L0| =mm，光栅常数P = mm。
*软件自动计数：
螺旋测微仪的初始读数L0 = mm，末读数L = mm，光栅的位移X = |L-L0| =mm，光栅常数P = mm。
附录一：PSD光电位置传感器模块参考电路
附录二：CCD图象测试软件利用说明
莫尔条纹自动计数软件界面如图。
图24 计数软件界面
活动图象按钮，用于显示实时图象。
冻结图象按钮，用于截取图象。
莫尔条纹计数按钮，用于启动计数。
停止计数按钮，用于停止计数。
条纹距离肯定：用于肯定图象中莫尔条纹的距离。在开始自动计数前，先截取一幅莫尔条纹图象，这时能够按“开始”按钮，用鼠标在条纹图象上按左键选择起始位置，然后沿纵向滑过若干个完整的条纹宽度，松开左键将鼠标移到“结束”按钮确认。滑过条纹的具体个数由“气宇条纹数”选项在事前选定，一般取2或3即可。
条纹计数的具体操作顺序如下：
一、按“活动图象”显示条纹实时图象，调节CCD摄像系统，使条纹图象最为清楚。
二、按“冻结图象”获取一幅条纹画面。
3、在静止画面上进行“条纹距离肯定”操作，按“结束”后有条纹距离显示。
4、紧接着，按“莫尔条纹计数”，显示实时画面，并开始进行自动采样计数。这时可小心地单方向旋动螺旋测微仪使平台平稳位移，显示屏幕上莫尔条纹即缓缓平移，并开始显示移动条纹数。
五、当条纹计数抵达需要的数量时，当即停止位移。按“停止计数”。
在自动计数的进程中，能够同时进行人工目测计数并和显示的移动条纹数进行比较。
显微镜观测光斑大小 摘要 介绍用显微镜观测光斑大小的方法。显微镜观测光斑大小的方法结合分析软件，可以测量和分析尺寸小、形状不规则、能量分布复杂的单色光和复合光形成的光斑，为需要对光斑进行评估的各种应用领域提供了实时、快速、有效的测量方法。通过该实验能了解到不同波长的光斑大小，以及光斑大小与显微镜放大倍数和观测角度之间的关系。 测量显微镜的光学系统形成物方远心光路,使被测工件的光学成像落在仪器的分划板上,然后通过目镜使分划板上的标准刻线对工件影像进行瞄准,以达到测量的目的。因此,影像法是测量显微镜的最常用、最基本的测量方法。 关键词：测量显微镜，影像法，波长，观测角度，放大倍数
MICRORCOPY SPOT SIZE ABSTRACT Introduction spot size with a microscope observation method.Microscope observation method combined with spot size analysis software can measure and analyze small size,irregular in shape,monochromatic light energy distribution and the complex formation of composite beam of light for the spot to assess the need for a variety of applications provides real-time,fast effective measurement method.The experiment can be learned by different wavelengths of light spot size,and spot size and microscope magnification and viewing angle relationship. Measuring microscope optical system telecentric in object form,enabling the optical workpiece partition imaging instruments on-board fall, and then eyepiece so that the standard partition board groove on the workpiece image to aim to achieve the measurement purpose.Therefore,the image method is the most commonly used measuring microscope,the basic measurement method. Key Word:measuring microscope,imaging method,wavelength,observation angle,magnification
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Abstract In recent decades, photoelectric detectors have been widely used in high-tech areas such as optical communications, national defense detection and signal processing, sensing system and measurement system .in the era which leaded by information, time is life. Improving speed increasingly is urgent needs of photoelectric detector. To improve the response speed, effort haven't been stopped from birth to its moment. This experiment mainly researchs photoconductive resistance and photoelectric diode response time. The theoretical analysis studys photoconductive resistance properties, intensity of illumination volt-ampere characteristics, frequency response and temperature characteristic and former calendar effect to examine its working influence factors, and find out the influencing factors between photoconductive resistance response time and incident light intensity of illumination, voltage, load resistance and the time experienced before intensity of illumination change. From the model analysis of the photoelectric diode, we know that the response time of the photoelectric diode has three aspects: (1) The diffusion time of photon-generated carrier near depletion layer.(2) The drift time of photon-generated carrier in depletion layer .(3) The constant of the circuit decided by junction capacitor which parallel with the load resistance . The detailed analysis and calculation of the order of magnitude of three time will be contrasted to determine the effective ways to improve photoelectric diode’s reaction speed,and the effective PIN model.In the experimental study, we use a pulse generator as light source, and the detector pulse output signal input quick response CS - 1022 type scillograph. So we can read direct response time in oscilloscope directly, then analyze the results, find out the factors which affect the probe response time. Key word:Photoelectric detector, response time, semiconductor, influencing factors
目录 摘要........................................................................................... 错误！未定义书签。目录............................................................................................................................. I 一、绪论................................................................................. 错误！未定义书签。 1.1概述 (2) 1.2光电计数的现状及发展前景 (2) 1.3主要芯片元器件引脚图及功能介绍 (3) 1.3.1 硅光电池 (4) 1.3.2 AT89S51单片机 (5) 1.3.3 LM393芯片 (6) 1.3.4 LM358芯片 (7) 二、系统的设计原理 (8) 2.1系统的设计要求 (9) 2.2系统的组成与结构 (9) 2.3中断方式计数 (9) 2.4串行通信接口 (9) 三、光电计数器的系统设计 (10) 3.1硬件电路设计 (11) 3.1.1 电源设计 (12) 3.1.2发射和接收部分 (13) 3.1.3 显示部分 (13) 3.1.4 报警部分 (13) 3.2软件程序的设计 (14) 3.2.1系统控制主程序设计 (14) 3.2.2系统初始化子程序设计 (15) 3.2.3 显示子程序设计 (15) 3.2.4 光电计数处理子字程序设计 (16) 四、系统调试 (17) 4.1电路的优缺点 (17) 4.2电路的改进方法 (18) 4.3电路调试过程中出现的问题及解决办法 (18) 五、 PROTEL99的学习及应用 (19) 5.1元器件赋值 (19) 5.2实物焊接 (20) 5.3查找故障的方法 (20) 六、总结与展望 (21) 6.1总结 (21) 6.2展望 (22) 致谢 (23)
光电传感器实验讲义 顾定安编 河海大学物理实验中心 2003．10
光电传感器应用实验仪器介绍 光电传感器是一种将光信号转变成电信号的光电转换器件。由于光电器件灵敏度高、响应速度快、靠得住性高、结构简单、利用方便，而且具有“非接触测量”的特点，因此在自动检测和控制系统中有着十分普遍的应用。 光电器件工作的物理基础是光电效应。在光的作用下，电子逸出物体表面的现象称为外光电效应，如光电管、光电倍增管等。受光照的物体导电率发生转变，或产生必然方向电动势的现象称为内光电效应，如光敏电阻、光敏晶体管、光电池等。 光电传感器应用实验主要利用CSY10G型光电传感器系统实验仪完成一系列基于内光电效应的光电器件的应用实验。比较简单的光电器件包括光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光断续器等；特殊用途的光电器件有PSD光电位置传感器、热释电红别传感器、光纤传感器、CCD电荷耦合图象传感器等。 光电传感器系统实验仪将各类光电传感器、被测体、信号源、仪表显示、信号收集、处置电路及实验所需的温度、位移、光源、旋转装置等集中于一机。仪器顶部工作台上安装各类传感器和测试部件，包括热释电红别传感器、温度源、慢速电机、衍射光栅、固体激光器、PSD光电位置传感器、CCD电荷图象传感器、位移平台、光电器件安装板、莫尔条纹光栅位移传感器、光纤传感器、光电断续器、旋转电机等，其布局如图1；正面面板为控制操作和测量显示面板，包括直流稳压电源、电压/频率表、微安表、电机开关及调速旋钮、光源和热源开关等，布局如图2上半部份；水平面板用于各类传感器件和相应的检测电路模块的连接，其接口布局如图2的下半部份。 图1 工作台布局图 工作台的光电器件板上已装有七个器件和一个备用试件插座，器件散布如图2的右上角所示。其中a b为光敏二极管、c d为红外光敏管、e f为光敏三极管、g h为红外接收管、i j为光电阻、k l为光电池、m n为发光二极管、o p为试件插座。上述器件的引脚别离与
复习指南 注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了，用红色和题干区分。特此感谢为完善本文档所做出贡献的各位大哥。(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书) 1.光电成像系统有哪几部分组成试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。P2-4) 答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。 [1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题 [2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。 2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用光电成像技术突破了人眼的哪些限制(P5) 答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示[2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来 3.光电成像器件可分为哪两大类各有什么特点(P8)固体成像器件主要有哪两类(P9，CCD CMOS) ~ 答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像. 电荷耦合器件，简称CCD；自扫描光电二极管阵列，简称SSPD，又称MOS图像传感器 4.什么是像管由哪几部分组成(P8第一段后部) 器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，它的工作方式是：通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像，而后由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增，经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。这样的器件通常称为像管。 基本结构包括有：光电发射体、电子光学系统、微通道板(电子倍增器件)、荧光屏以及保持高真空工作环境的管壳等。 5.像管的成像包括哪些物理过程其相应的物理依据是什么(P8第一段工作方式) （1）像管的成像过程包括3个过程 A、将接收的微弱的可见光图像或不可见的辐射图像转换成电子图 像B、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增C、将获得增强后的电子图像转换成可见的光学图像
2021年旧教师欢迎新教师发言稿5篇 新教师们在现场活跃氛围的带动下倾心坦言，纷纷表达出自己对未来工作的美好畅想以及对教育事业的崇高追求，表示会虚心向学，不断进取，愿在今后工作中可以百尺竿头，更上一层楼，为扬子中学教育事业添砖加瓦。76范文精心整理了2021年旧教师欢迎新教师发言稿5篇，望给大家带来帮助！更多优秀精选范文！ 2021年旧教师欢迎新教师发言稿5篇【一】 尊敬的各位领导、各位老师，亲爱的同学们： 大家下午好！ 金秋送爽、丹桂飘香，美丽的喻园迎来了又一批新鲜血液 20xx级新同学。在此我谨代表光学与电子信息学院全体教师对你们的到来表示衷心的祝贺和热烈的欢迎，祝贺你们用自己的汗水印证了自己的价值，更欢迎你们踏入光电学院这块孕育着你们新的梦想的温馨大家庭！ 今天，作为一名教师，同时又是早你们30年进校的大师兄，我很荣幸地站在这里；面对着充满朝气和活力、积极上进的90后们学子和学弟学妹们，我很激动，因为在未来的几年中，我们要共同度过！我们既是师生，又是朋友，很多时候，你们更像我的孩子。
同学们，上个月的2627号学校召开了20xx年暑期工作会议，会上丁校长作了题为《谋划十三五，建设一流大学》的报告，提出华中科技大学在建设世界一流大学的过程中要以麻省理工和斯坦福为标杆。同时，报告中提出了学校人才培养定位是英才教育。今天，我想借此开学典礼之际，结合我作为班级导师、研究生导师、任课老师及大师兄的学习、工作体会，谈谈我个人对英才教育的一些思考，不妥之处请大家指正。今天我要讲四个方面的内容：1定规划，明方向；2学做人，立根基；3善学习，长本领；4勇创新，成英才。 一、定规划，明方向。 就像国家、学校、学院制定规划一样，同学们也该尽早制定一个符合自身实际情况的大学学习、发展规划，做一个志存高远的有志人。这个规划也会是你成长过程中最重要、最关键的规划。相反，人无目标就会迷失方向，人无理想就会失去动力。几年的大学学习和生活，我们会遇到许多的困难，也可能碰到失败。如果心中没有明确的方向，就会迷茫，就会失去自信，最后对自己的发展造成影响。同学们，梦想还是要有的，万一实现了呢。 二、学做人，立根基。 成才先成人，要想成为英才，你在大学的这几年必须把这个人字写好，要站得住、立得稳，经得起日晒雨淋、大风大浪的考验。我想我们经常提到的德智体美，其中的德、体、美应该包含
实验四 X射线粉末衍射法物相分析（p236实验40） 一、目的要求 1.掌握X射线粉末衍射法的实验原理和技术 2.学会根据X射线粉末衍射图，分析粉晶试样的物相组成 二、X射线粉末法原理 X射线粉末衍射法自从德拜和谢乐首创以来，已经有了很大的发展，其应用范围非常广泛，可用来鉴别矿物的物相，测定点阵常数和晶胞大小，对固溶体进行相的定性与定量分析，还可研究晶粒的大小以及晶体中的残余应力和点阵畸变等，因此X射线粉末衍射法已成为催化、材料科学及矿物研究中常用的实验手段。 由结晶学知道，晶体具有周期性结构。一个立体的晶体结构，可看成是一些完全相同的原子平面网按一定距离d平行排列而成，同时也可以看成是另一些原子平面网按另一距离d’平行排列而成。所以一个晶体必然存在着一组特定的d值（d, d’, d’’, d’’’ ）。结构不同的晶体其d值组绝不相同，所以可用它来表示晶体特征。下面介绍如何用X射线粉末法来测定d值。 假定晶体中某一方向上原子网面之间的距离为d，X射线以夹角θ入射晶体，如1所示，从原子网面1和2上产生的两条衍射线a’和b’，其光程差为BD+DC，而BD=DC=dSinθ，故BD+DC=2dSinθ。我们知道，只有当光程差等于入射光波长λ的整数倍n时，亦即d与θ之间应符合布拉格（Bragg）方程时，才能产生被加强了的衍射线。（参见谢有畅、邵美成编《结构化学》下册，P49） 2dSinθ= nλ（8-1） 图1 原子网面对X射线的衍射 多晶X射线衍射仪器的类型多种多样，但按其设计所采用的衍射几何特点的不同，可分为平行光束型和聚焦型两大类；按X射线的检测记录手段来分也可分为两大类：感光胶片法（照相法）和衍射仪法。本实验所采用的仪器为聚焦型衍射仪。 应用聚焦原理来设计粉末衍射装置，实验时可以使用大发散的点发散X射线束，样品受照射的表面可以很大，大大增加参与衍射的晶粒数目；而由于聚焦作用，样品表层中取向凑巧的晶粒产生的同一衍射却能同时聚焦集中在同一位置上，得到强度高得多的衍射线，有利于测量。而且，由于X射线源的焦点可以达到很小的尺寸，所以聚焦型的衍射仪器有极好的角度分辨能力。 衍射角2θ的测量则通过一台精密的机械测角仪来实现。2θ可以根据检测器转过的角度直接读出。通过检测器上的闪烁计数器还可同时给出各衍射线的衍射强度。进而由计算机数据采集与分析系统以谱图或数据形式给出衍射结果。 每一种结晶物质均有其特定的结构参数，这些参数在X射线衍射图上均有所反映。单相物质的多晶衍射线条的位置和强度是该物相的特有标志。尽管物质的种类很多，但很少能找到衍射图完全相同的两
本科毕业设计论文题目激光武器光电跟踪瞄准系统的设计与仿真 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间2014年6月
西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 毕业 任务书 一、题目 光电跟踪瞄准控制系统的分析与设计 二、指导思想和目的要求 1．利用已有的专业知识，培养学生解决实际工程问题的能力； 2．锻炼学生的科研工作能力和培养学生的攻关能力； 三、主要技术指标 1．详细分析光电跟踪瞄准控制系统组成和机理； 2．设计光电跟踪瞄准控制系统； 3．对所设计的光电跟踪瞄准控制系统进行仿真验证及分析； 四、进度和要求 第01周----第02周： 英文翻译； 第03周----第05周： 光电跟踪瞄准控制系统机理研究； 第06周----第07周： 熟悉Matlab/Simulink 等相关软件； 第08周----第13周： 设计光电跟踪瞄准控制系统； 第14周----第16周： 建立控制系统仿真模型进行验证分析； 第17周----第18周： 撰写毕业设计论文，论文答辩； 五、主要参考书及参考资料 1.张秉华，张守辉.光电成像跟踪系统[M].成都：电子科技大学出版社. 2.刘廷霞.光电跟踪系统复合轴伺服控制技术的研究[D](博士学位论文)，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 3.王建立.光电经纬仪电视跟踪捕获快速运动目标技术的研究[D](博士学位论文)，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 4.冯艳平.星间光通信ATP 跟踪控制环路研究及FPGA 实现[D](硕士学位论文)，电子科技大学. 学生 指导教师 系主任 设计 论文
摘要 近年来，随着精确制导武器技术的不断发展和作战样式的改变，以美国为首的西方发达国家纷纷把发展精确制导武器的重点转向了防区外中远程精确打击武器之上。发展“高能激光武器系统”可有效对抗中远程精确打击武器这一新的作战目标。 本文重点在于激光武器装备中，精密捕获、跟踪、瞄准系统的分析与设计。它与一般光电测量系统的区别在于，它不仅要求将运动目标稳定跟踪在规定视场内，而且要求将光束锁定在目标某一点上。一般光电测量系统中的大惯量单轴跟踪架由于结构谐振频率的限制，不可能有足够的带宽对其校正，于是引入复合轴控制，即采用具有高谐振频率结构的复合轴系统分粗、精跟踪来实现角秒级的跟踪。 论文首先介绍了高能激光系统的组成及杀伤机理。之后介绍了光电跟踪瞄准系统及捕获、跟踪、瞄准(Acquisition、Tracking and Pointing—ATP)技术有关概念，并对复合轴控制系统的结构原理、误差和视场匹配的分析，以及复合轴系统的主从轴，即粗精跟踪控制进行了研究，分析并建立了粗、精跟踪单元的数学模型并进行了仿真实验，最后得到了预期结果，证明复合轴控制确实大幅提高了控制精度。 关键词：复合轴，计算机仿真，带宽比，跟踪；
中山大学物理科学与工程技术学院 光电信息科学与工程专业（信息显示与光电技术方向）2013级本科培养方案 一、培养目标 以培养适合国家经济建设需要、德智体全面发展的人才为宗旨，培养能够适应当代信息技术发展的需要，在信息显示技术领域具有扎实的理论基础、较宽广的专业知识、熟练的工程技术的高级专业人才。学生通过学习信息显示和发光器件的原理、微纳加工工艺技术、器件特性表征与检测技术、显示系统设计和制造技术等方面的专业知识，接受平板显示相关工程技术的实践训练，将具备从事光电显示器件、系统集成与应用等方面的研究、设计、开发和应用的能力。学生毕业后可以从事信息显示领域相关的研究、设计、开发、制造、应用和管理工作，也可以继续攻读微电子学与固体电子学、光学工程、电子科学与技术等方向的硕士/博士学位。 二、培养规格和要求 本专业为学制四年大学本科专业。要求学生完成所有必修课、专业限定选修课程和公共选修课，并符合下列条件： 1.拥护中国共产党的领导，坚持四项基本原则，遵纪守法；努力学习马列主义、毛泽 东思想和邓小平建设中国特色社会主义的理论；热爱社会主义祖国，热心为社会服务，有良好的道德品质和文明风尚; 2.掌握完善的基础理论，基本知识和基本技能，了解所学专业的新发展、新成就，具 有较强的汲取新知识、分析问题和解决问题的能力，具有初步的科研能力，能运用一种外国语以上较熟练阅读所学专业书刊，并具备一定的听说读写能力; 3.有良好的综合素质和健康的体魄。 三、授予学位与修业年限 按要求完成学业者授予工学学士学位。修业年限：4年。 —1—
四、毕业总学分及课内总学时 表中实践教学包括军事训练、公益劳动、人文基础与经典阅读、就业指导、教学生产实习和毕业论文等的非课内学时。教学生产实习一周，毕业论文十二周。 五、专业核心课程：按培养要求列出专业课程10门左右。 —2—
报告者：1004520233余敏同组人：1004520235张昕煜 1004520209谢清楠 实验十PSD位置传感器实验 一、实验目的： 了解PSD光电位置敏感器件的原理与应用 二、基本原理： PSD为一具有PIN三层结构的平板半导体硅片。其断面结构如图 10—1所示，表面层P为感光面，在其两边各有一信号输入电极，底层的公共电极是用与加反偏电压。当光点入射到PSD表面时，由于横向电势的存在，产生光生电流I。，光生电流就流向两个输出电极，从而在两个输出电极上分别得到光电流I1和I2，显然I。I1 I2。而I1和I2的分流关系则取决于入射光点到两个输出电极间的等效电阻。假设PSD表面分流层的阻挡是均匀的，则PSD可简化为图10—2所示的电位器模型，其中R1、R2为入射光点位置到两个输出电极间的等效电阻，显然R、R2正比于光点到两个输出电极间的距离。
入 幡出电恢丸愉出包椒 公共电极
图10-1 图10-2 因为I1/I2R2/ R1 (L X)/(L X) I o I1 I2 所以可得I1 I o(L X/2L) I2 I o(L X/2L) X (J IJI o)L 当入射光恒定时，I o恒定，则入射光点与PSD中间零位点距离X 与丨 2 I i成线性关系，与入射光点强度无关。通过适当的处理电路，就可以获得光点位置的输出信号。 三、需用器件与单元： PSD传感器及位移装置、PSD传感器实验模板、主机箱四、实验步骤: 1观察PSD结构，它有四只管脚，其中有一边为园弧状附近
的管脚加反偏电压V f， 其对角线部位管脚为空 管脚输出 输出蠕2 加氏僞电压 PSD外形及管脚
光电效应 实验目的： (1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解 (2)测量普朗克常量h。 实验仪器： ZKY-GD-4 光电效应实验仪 1 微电流放大器 2 光电管工作电源 3 光电管 4 滤色片 5 汞灯 实验原理： 原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产 生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。改变 外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏 安特性曲线。 1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。从图中 可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这 个电压V0叫做截止电压。 2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光 电流IM的大小与入射光的强度成正比。 3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图： 4) 对于截止频率V0与频率ν的关系图如下所示。V0与ν成正比关系。当入射光的频率低于某极限值ν0时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于ν0，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。 实验内容及测量： 1 将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的V 值，测量数据如下： 频率和截止电压的变化关系如图所示： 由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988 所以: h/e=0.4098×10−14 , h=1.6×10−19×0.4098×10−14=6.5568×10−34J·s 当y=0，即V0=0V时，ν=1.6988÷0.4098=4.1454×1014Hz，即该金属的截止频率为4.1454×1014Hz。也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。 根据线性回归理论： k=v̅∙V̅0−v∙V0 ̅̅̅̅̅̅̅v̅2−v2̅̅̅
05-谢亚宁XAFS实验方法 XAFS实验方法中国科学院高能物理研究所 同步辐射实验室 谢亚宁 XAFS实验方法 §1 背景知识 1.光的波粒二相性 2.X射线吸收，荧光发射机制 3.X射线吸收 4.XAFS简介 5.两种基本实验方法 §2 透射XAFS实验 1.束线及透射实验系统 2.透射实验设置要点 3.透射实验样品制备 4.实验参数设置 5.信噪比及探测灵敏度 §3 荧光XAFS实验 1.荧光XAFS原理及优势 2.LYTLE探测器的原理及使用 3.半导体阵列探测器的原理特点及设置 4.荧光XAFS样品要求 §4 其他基于XAFS的实验方法 §1背景知识 光的波粒二象性 λνc h h E ?==光（电磁波）同时具有波动性和粒子性。X 射线是电磁波，因而即表现波动性又表现粒子性。其波长比可见光波短很多，显示出很强的粒子性。用粒子性描述，分析与X 射线与物质的相互作
用机制很给力。 光的波动性和粒子性联系的基本方程： E －光子能量；υ－光的频率；λ －光的波长；h －普朗克常数； c －光速 ) (4.12)(°=A KeV E λ X射线吸收机制 （微观） X射线通过光电效应被物质吸收 吸收发生条件：入射光子能量hv大于原子某个特定内壳层束缚能E0 吸收过程：入射光子则被吸收（湮灭）其能量E全部转移给该内壳层的一个电子，该电子被弹出该壳层，称为光电子。 光电子具有动能E动＝ hv － E0 原子内壳层形成电子空缺，原子处于激发态 X射线荧光发射及俄歇效应 （微观） 原子的激发态通常在吸收后数个飞秒内消失，这一过程称为退激发。退激发不影响X射线吸收过程。退激发有两种机制：X射线荧光发射及俄歇效应； X射线荧光发射：即能量较高的内壳层电子填补了较深层次的内壳层的空位，同时发射出特定能量的X射线，称为X射线荧光。荧光的能量是由原子种类以及电子跃迁的能级决定的。举例而言，荧光产额If 正比与吸收几率，能量不变。 俄歇效应：其中内壳层某个电子从较高的能级落到低能级后，同一能级的另一个电子被射入连续区； 在大于2keV的硬X射线能区，X射线荧光发生的几率大于俄歇效应，但在较低能区，俄歇过程会占主导地位。 无论是荧光或是俄歇电子发射，其强度都与该物质吸收的几率成正比，因而这两种过程都可以用于测量吸收系数μ，其中荧光方法更为
光电效应测普朗克常量实验报告 各位读友大家好，此文档由网络收集而来，欢迎您下载，谢谢 篇一：光电效应测普朗克常量实验报告 广东第二师范学院学生实验报告 1 2 3 4 5 篇二：光电效应测普朗克常数-实验报告 普朗克常量的测定 摘要 本文介绍了大学物理实验中常用的光电效应测普朗克常量实验的基本原理及实验操作过程，验证了爱因斯坦光电效应方程并精确测量了普朗克常量，通过对实验得出的数据仔细分析比较，探
讨了误差现象及其产生的原因，根据实验过程中得到的体会和思索，提出了一些改进实验仪器和条件的设想。 关键字 爱因斯坦光电方程；光电流；普朗克常量 引言 在文艺复兴和工业革命后，物理学得到了迅猛的发展，在实际应用中也发挥了巨大的作用。此刻人们感觉物理学的大厦已经建成，剩下只是一些补充。直到19世纪末，物理学领域出现了四大危机：光电效应、固体比热、黑体辐射、原子光谱，其实验现象用经典物理学的理论难以解释，尤其对光电效应现象的解释与理论大相径庭。 光电效应最初是赫兹在1886年12月进行电磁波实验研究中偶然发现的，虽然是偶然发现，但他立即意识到它的重要性，因此在以后的几个月中他暂时放下了手头的研究，对这一现象进行了专门的研究。虽然赫兹没能给出光电效
应以合理的解释，但赫兹的论文发表后，光电效应成了19世纪末物理学中一个非常活跃的研究课题。勒纳是赫兹的学生和助手，很早就对光电效应产生了兴趣。1920年他发表论文介绍了他的研究成果，勒纳得出，发射的电子数正比于入射光所带的能量，电子的速度和动能与发射的电子数目完全无关，而只与波长有关，波长减少动能增加，每种金属对应一特定频率，当入射光小于这一频率时，不发生光电效应。虽然勒纳对光电效应的规律认识很清楚，但其解释却是错误的。 1905年，爱伊斯坦在普朗克能量子的启发下，提出了光量子的概念，并成功解释了光电效应。接着，密立根对光电效应进行了10年左右的研究，与1916年发表论文正是了爱因斯坦的正确性，并精确测出了普朗克常量。从而为量子物理学的诞生奠定了坚实的理论和实验基础，爱因斯坦和密立根都因为光电效应方面的杰出贡献，分别于1921年和
课程设计任务书 学生姓名：xxx 专业班级：电子0903 指导教师：娄平工作单位：信息工程学院 题目: 对称平板波导模式的计算 初始条件： 计算机、beamprop软件(或Fullwave软件) 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习beamprop软件(或Fullwave软件)。 （2）设计平板波导的模式计算 （3）对对称堆成平板波导进行beamprop软件仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 2012.6.25做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。 2012.6.25-6.28学习beamprop软件(或Fullwave软件)，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 2012.6.29-7.5对平板波导进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2012.7.6提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (3) Abstract (4) 1 绪论 (5) 2平板波导.............................................................................. 错误！未定义书签。 2.1平板波导简介................................................................. 错误！未定义书签。 3 Beamprop介绍 (8) 4仿真 (9) 4.1 BeamProp参数设置步骤 (9) 4.2光谱仿真......................................................................... 错误！未定义书签。4心得体会................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献. (17)
一填空题 2导电丝材的截面尺寸发生变化后其电阻会发生变化，用这一原理可制成的传感器称为_______式传感器，利用有料具有磁致伸缩效应可制成的__压磁式________传感器也可用以测量力，而压电式传感器则利用了一些具有离子型晶体电介质的__________效应，它敏感的最基本的物理量也是力。 3热电式传感器中，能将温度变化转换为______变化的一类称为热电阻，而能将温度变化转换为电势的称为__热电偶______，其中__热电偶_____式传感器在应用时需要做温度补偿(冷端补偿)。 4光纤的核心是由折射率较大的纤芯和折射率较小的包层构成的双层同心圆柱结构。 7．从已调波中恢复出调制信号的过程是。 8．涡流式传感器的变换原理是利用。 9.信号的时域描述是信号时间历程的直接记录，频域描述则反映了信号的。四选择题 1 ( )是测试系统的第一个环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的信号 A 敏感元件 B 转换元件 C 传感器 D 被测量 2. ( )的基本工作原理是基于压阻效应。 A.金属应变片 B.半导体应变片 C.压敏电阻 D.光敏电阻 3、半导体应变片的工作原理是利用半导体材料的( ) 。 A 变形 B. 电阻率变化C.弹性模量变化 D.泊松比变化 4为减少变极距型电容传感器灵敏度的非线性误差,应选用( )类型的传感器为最好。 A.大间距 B.高介电常数 C.差动式 D.小间距 4．利用制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用可制成半导体光敏电阻；利用制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。 A压电效应B．外光电效应C磁电效应D．声光效应E．光生伏特效应F．光电导效应 一、填空题 1. 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为________测试。 2. 氧化型气体吸附到N型半导体气敏元件上，将使截流子数目减少，从而使材料的电阻率________. 3. 周期信号展开为傅立叶级数后，其中A0表示的幅值，A n表示________分量的幅值。 4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，________接法可以得到最大灵敏度输出。 二、单项选择题 1. 为了抑制干扰，常采用的电路有（） A. A/D转换器 B. D/A转换器 C. 变压器耦合 D. 调谐电路 2. 选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是（）。 A. 阻抗匹配 B. 增大输出量 C. 减小输出量 D. 接近不失真条件 6. 无源RC低通滤波器从（）两端引出输出电压。
材料分析方法 X 射线的本质是一种横电磁波,具有波粒二象性，伦琴首先发现了X 射线，劳厄揭示了X 射线的本质。X射线的波长范围在0.001—10nm,用于衍射分析的X射线波长范围0.05—0。25nm。 X 射线的产生 通常获得X射线的方法是利用一种类似热阴极二极管的装置，用一定材料制作的板状阳极板和阴极密封在一个玻璃—金属管内，阴极通电加热，在阳极和阴极间加一直流高压U,则阴极产生的大量热电子e将在高压场作用下飞向阳极，在它们与阳极碰撞的瞬间产生X射线。 连续X射线谱：由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长,形成连续X射线谱。 特征X射线谱：当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值时，在连续谱的某些特定的波长位置，会出现一系列强度很高，波长范围很窄的线状光谱,这就是特征X射线谱. 光电效应：入射光子被原子吸收后,获得能量的电子从内层溢出,成为自由电子，这种原子被入射辐射点离的现象即光电效应. 俄歇效应：一个k层空位被两个L层空位代替的过程的现象就是俄歇效应。 靶材和滤波片的选择原则 分别从吸收限波长和原子序数两个方面表达滤波片和靶材的选择规程（表达式） 滤波片的选择： λKβ（光源)〈λK(滤波片) 〈λKα(光源)α
Z靶〈= 40时，Z滤= Z靶–1 Z靶> 40时，Z滤= Z靶–2 阳极靶材的选择： λKα(光源）〉λK(样品) Z靶〈= Z样品 Z靶<= Z样品+ 1 相干散射：X射线穿过物质发生散射时，散射波长与原波长相同，有可能相互干涉，这是。。非相干散射：X射线穿过物质发生散射时,能量发生损失，波长发生变化,散射波长与原波长不相同，这就是非相干散射。 等效干涉面:晶面（hkl）的n级反射面（nh nk nl），用符号（HKL）表示，成为反射面或干涉面。 空间点阵： 倒易点阵： 单晶、多晶、非晶的X射线仪衍射花样及形成原理 答：（1）单晶电子衍射成像原理与衍射花样特征 因电子衍射的衍射角很小,故只有O*附近落在厄瓦尔德球面上的那些倒易结点所代表的晶面组满足布拉格条件而产生衍射束，产生衍射的厄瓦尔德球面可近似看成一平面.电子衍射花样即为零层倒易面中满足衍射条件的那些倒易阵点的放大像。 花样特征：薄单晶体产生大量强度不等、排列十分规则的衍射斑点组成，
图2.1-5 棱镜对白光的分光实验装置 光电子器件物理实验 实验1 光源与光度辐射度参数的测量 实验目的： 通过用棱镜等器件对发白光的LED （发光二极管）发出的光进行分光的测量和对光电综合实验平台上所用光源发出光进行照度测量的实验。学习光本性的基本常识，巩固“光电技术”教科书中第一章关于光的度量内容，并掌握光电综合实验平台所用光源的发光特性；通过对光源照度的调节与测量，熟悉进行光电实验过程中所用数字仪表使用方法，为后面实验做技术准备。 实验仪器： ① 光电综合实验平台主机系统1台； ② 60°分光棱镜及其夹持装置各1个； ③ 焦距f =50mm 的透镜及其支架1只； ④ 发白光的LED 平行光源（远心照明光源）及其夹持装置各1个； ⑤ 狭缝及其夹持装置各1个； ⑥ 像屏及其夹持装置各1个； ⑦ 磁性表座4个； 实验内容： 1） 棱镜对“白光”的分光特性； 2） 掌握分光光谱的分布规律； 3） 测量远心照明光源在不同位置上的照度； 实验步聚： 1) 棱镜分光实验 ① 认识实验所用器件 从光电综合实验平台备件箱中取出如图2.1-4所示的分光棱镜、棱镜安装调整机构、发白光的LED 远心照明光源、可调狭缝与像屏。 将这些器材按如图2.1-5所示的方式安装在光学 实验台上。打开实验平台上的电源开关，将远 心照明光源的电源线接到平台的+5V(VCC)电 源上（注意其极性，红插头接VCC ）,使LED 光源发出一束白色平行光，然后，在光路中插 入可调宽度的狭缝，使通过狭缝形成的窄条白
光投射到分光棱镜的工作面上，调整（旋转）分光棱镜，改变白光的入射角，再移动像屏位置，观察窄条白光被分光的现象，将有彩色条形光带从棱镜的另一个工作面发射出去。若像屏位置合适，在像屏上将观测到彩色条带。分析各种彩条带的颜色分布规律，记录各色彩条的排列顺序。 若将50mm焦距的透镜安装在棱镜与像屏之间，并适当调整透镜与棱镜之间的距离L，与透镜与像屏之间的距离L`，观察像屏上彩条的变化。分析变化的原因。 2）观测发光二极管经光栅分光后的光谱分布 将图2.1-6所示的白光LED光源换成发蓝光、绿光和发红光的光源，观察此时像屏上色带变化。分析并记录色条的颜色和位置的变化，说明位置变化的原因。通过该实验要充分认识LED光源的光谱分布特性与光谱谱线位置与波长相关的概念，为学习光栅光谱仪器奠定基础。 3）发光二极管电流与亮度的关系 从实验平台备件箱中取出各种单色LED发光管与通用实验装置，把LED发光二极管插入通用实验装置，构成LED光源，把照度计的探测头与LED光源相对按着如图2.1-7所示的结构安装在光学台上，将它们它 们的引线和电流表按如图2.1-8所 示的电路连接成测量电路，在测量 电路中调整电阻用50Ω固定阻值 电阻与1kΩ电位器相连接，便于 调整流过LED发光管的电流I LED。 在发光二极管的供电电路中串入 数字电流表，测量流过LED的电 流I LED。 打开实验平台的电源开关，在 发光管未点亮时测出暗背景照度 E vb；然后，通过串入发光二极管的1kΩ电位器调节发光电流I LED，记录不同发光电流I LED 下的光照度E v，将其填入表2.1-1；改变LED与光电探测头间的距离，再重复进行上述实验，分析数据变化的原因。将LED与光电探测头间的距离L锁定，找出电流I LED与照度间E v 的关系。 关机与结束： ①所测的数据及实验结果（包括实验曲线）保存好，分析实验结果的合理性，如不合理，则应重新补作上述实验；若合理，可以进行关机； ②将实验平台的电源关掉，再将所用的配件放回配件箱； ③将实验所用仪器收拾好，再请指导教师检查，批准后离开实验室。