第六章 光检测器

光检测器工作原理
光检测器是一种用来测量光的强度、波长、频率和相位等参数的仪器。

它的工作原理可以分为两种类型：光电效应和光学效应。

一、光电效应
光电效应是指光照射到特定材料表面时，会产生光电子的释放现象。

光检测器利用光电效应来测量光的强度或波长。

其中一种常见的光电效应是光电子效应，即光照射到金属表面时，金属中的电子会被激发并从金属表面解离出来。

光检测器中的金属接收到光信号后，激发的电子会产生电流或电压，通过测量电流或电压的大小就可以知道光的强度或波长。

另一种光电效应是光致电离效应，即光照射到半导体材料表面时，会产生电子-空穴对，从而产生电流。

光检测器中的半导体材料接收到光信号后，电子-空穴对的产生会引起电流的变化，通过测量电流的变化就可以得到光的强度或波长。

二、光学效应
光学效应是指光在材料中的传播和衍射现象。

光检测器利用光学效应来测量光的频率、相位或其他参数。

其中一种常见的光学效应是干涉现象，即光在多个光学路径上相遇时会产生干涉，干涉现象与光的波长和相位有关。

光检测器中的光信号经过光学路径后，会产生干涉现象，通过测量干涉现象的变化就可以得到光的频率、相位或其他参数。

另一种光学效应是衍射现象，即光通过细缝或光栅等物体时会发生弯曲和扩散现象。

光检测器中的光信号经过细缝或光栅等物体后，会发生衍射现象，通过测量衍射的模式和角度就可以得到光的波长或其他参数。

综上所述，光检测器的工作原理主要包括光电效应和光学效应。

通过利用这些效应，可以实现对光的强度、波长、频率和相位等参数的测量。

八年级物理下册第六章常见的光学仪器必考点解析考试时间：90分钟；命题人：物理教研组考生注意：1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。

第I卷（选择题 30分）一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）1、小明的爷爷和爸爸都是老花眼（远视眼）爷爷的老花眼更重一些，小明的妈妈是近视眼，则下例说法正确的是（）A．小明的爷爷和爸爸的眼镜是用凹透镜做的B．小明的爷爷和爸爸的眼镜是用凸透镜做的，爷爷的老花镜度数比爸爸的大C．小明的爷爷和爸爸的眼镜是用凸透镜做的爷爷的老花镜度数比爸爸的小D．小明妈妈的眼镜是用凸透镜做的2、下列关于图中所示光学现象的描述或解释正确的是（）A．图甲中，小孔成的是倒立的虚像B．图乙中，人配戴的凹透镜可以矫正远视眼C．图丙中，太阳光通过三棱镜会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光D．图丁中，漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律3、光通过透镜的光路如图所示，正确的图是（）A．B．C．D．4、黄健同学对凸透镜成像的特点进行了总结，其中正确的是：（）A．缩小的都是实像，放大的都是虚像B．实像都是倒立的，虚像都是正立的C．缩小的像都是倒立的，放大的像都是正立的D．实像和虚像都可在光屏上呈现5、烛焰通过焦距为10cm的甲凸透镜在光屏上成清晰的像，如图所示．现用焦距为5cm的乙凸透镜替换甲，不改变蜡烛和凸透镜的位置，关于乙凸透镜的成像情况，正确的说法是（）A．要在光屏上成清晰的像，光屏应向左移动B．要在光屏上成清晰的像，光屏应向右移动C．移动光屏，可以得到一个清晰放大的实像D．移动光屏，可以得到一个清晰放大的虚像6、某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体到凸透镜的距离 u 跟像到凸透镜的距离 v 之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（）A．当u=5cm 时，在光屏上能得到一个放大的像B．当u=15cm 时，在光屏上能得到一个缩小的像C．当 u=25cm 时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的D．把物体从距凸透镜 10cm 处移动到 30cm 处的过程中，像逐渐变小7、在“探究凸透镜成像规律的实验”中，小红调节蜡烛，凸透镜和光屏的位置，在光屏上成清晰的像如图所示，下列说法正确的是（）A．教学中使用的投影仪就是利用了图中的成像规律B．换上焦距小一些的凸透镜，只将蜡烛向右适当移动就能在光屏上接收到清晰的像C．如果使蜡烛向左移动，光屏需要向右移动才能接收到清晰的像D．如果把蜡烛与光屏对调，光屏上将不会出现清晰的像8、在光具座的A点处放置一发光物体，从焦距f甲为5厘米、f乙为10厘米、f丙为20厘米的凸透镜中选择一个放置在如图所示的位置，在BC间移动光屏时可在光屏上得到清晰的像，则选择的凸透镜为（）A．甲B．乙C．甲、乙D．乙、丙9、小周用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，并“探究凸透镜成像规律”，当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时，在光屏上可成清晰的像。

北师大版物理八年级下册第六章知识点+测试题第六章：常见的光学仪器一.基本知识点归纳：1.凸透镜:有两个虚焦点。

1)外观：表面是球面的一部分，中间厚，边缘薄，由透明材料制成。

2）光学特点：对光线具有会聚作用①正确看待凸透镜对光线的会聚作用：光线经透镜折射后，折射光线相对于入射光线原来的传播方向，更靠近主轴。

②凸透镜越厚，它表面的弯曲程度越大，折光能力越强，其焦距越短。

3）成像规律及应用：①U>2f:f＜V＜2f，成倒立缩小的实像应用：照相机②U=2f:V=2f，成倒立等大的实像应用：——③2f>U>f:V＞2f，成倒立放大的实像应用：幻灯机，投影仪④U＜ｆ：成正立放大的虚像应用：放大镜规律简化总结：①一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小。

②成实像时：物远像近，物近像远，像近像小，像远像大。

③成虚像时：物远像远，物近像近，像近像小，像远像大。

④成实像时，像与物比较：上下，左右均相反；而成虚像时，像与物上下，左右均相同。

这点与平面镜有所区别！2．光学仪器的操作1）照相机的操作：①若要扩大照相范围，就要让像变小，具体操作方法是：增大照相机与被拍照物体的距离以增大物距，同时缩短暗箱长度以减小相距．②照相机镜头上沾有少量灰尘对成像效果影响不大,灰尘由于距离镜头太近，故它不会通过凸透镜成实像呈现在底片上。

但它会遮挡住部分射到镜头上的光，使像的亮度受到一定的影响。

2）幻灯机的操作：①由于物体通过幻灯机的镜头成的是倒立的像，故幻灯片要倒插。

②若觉得屏幕上的图像太小，则应该减小幻灯片到镜头的距离，同时增大镜头到屏幕的距离。

3）放大镜的操作：①要利用放大镜看到物体正立放大的虚像，必须保证物体到放大镜的距离小于一倍焦距。

若物体到放大镜的距离大于一倍焦距，则我们看到的就是倒立的实像了。

②如果要想将物体的像放大得更多一些，则应该稍稍增大物体到放大镜的距离，但要保证这个距离不能超过一倍焦距。

3.眼睛1)原理:U>2f,成倒立缩小的实像(与照相机相同)眼睛的晶状体相当于照相机的镜头，瞳孔相当于照相机的光圈，眼睑相当于照相机的快门，视网膜相当于照相机的底片。

第一章 概述1、光纤通信的波谱在1.67×1014Hz~3.75×1014Hz 之间(波长在0.8μm ~1.8μm 之间)，属红外波段，将0.8 μm ~0.9μm 称为短波长，1.0μm ~1.8μm 称为长波长，2.0μm 以上称为超长波长。

2、信道容量与信道带宽之间的关系，香农—哈特利(Shannon-Hartley )定理：C 为信道容量(单位为比特/秒，bps )，B 为信道带宽(赫兹，Hz )，SNR 为信噪比。

3、要实现受激发射需要两个条件：（一）粒子数反转，可通过向半导体激光二极管注入正向电流的方式来实现粒子数反转；（二）光子谐振腔，并在谐振腔里建立起确定的振荡。

4、最大比特率的计算式： 光纤色散是比特率受限的主要原因。

5、仅考虑光纤损耗，光信号沿光纤传输的最大距离 L6、光纤通信系统的通信容量用比特率-距离积BL 来表示，单位为(Mbit/s )·km ；也可以用带宽-距离积来表示，单位是 MHz ·km 。

它是系统的一个极限参数。

一个系统设计完成以后，通信容量则是一个定值。

其意义是：数据速率和传输距离可以变化，但必须满足两者的乘积为常数。

5、光脉冲传输距离 L 后的展宽应不超过系统比特周期的四分之一。

6、渐变折射率光纤大大降低了模式色散，提高了通信容量7、提高通信容量的主要途径是减小信道间距、扩展带宽 以及采用混合复用技术。

第二章 光纤和光缆1、光纤直径尺寸2、阶跃型光纤SIF 和渐变型光纤GIF ；多模光纤MMF 单模光纤SMF 。

3、折射率为幂律分布的（渐变）多模光纤中传导模的数目为4、相对折射率差：∆ = (n 12 - n 22)/(2n 12) ≈ (n 1 - n 2)/n 15、要使光线全部限制在渐变光纤纤芯中传播，入射角φ 应满足下式：（证明或计算！）6、相位一致条件（证明！） 2k 0n 1a cos θ - δ = N π7、例1：已知某光纤参数如下：a = 4.1 μm ，∆ = 0.003，纤芯折射率n 1 = 1.48，试问此光纤能否传输波长λ = 1.31 μm 的TE 01和TM 01模？如要使TE 01、TM 01模能够传输，光波长应做怎样的调整？（PPT ）第三章 光纤的传输特性 222V N +=αα221sin c n n -<φ)1(2SNR Blog C +=τ∆=21max B rec out P P L lg 10α=Bc n L 411<∆⨯1、多模光纤的折射率分布决定光纤带宽和连接损耗，单模光纤的折射率分布决定工作波长的选择。

第六章常见的光学仪器第一节透镜1．（上海19大同中学杯）如图所示，有一圆柱形玻璃体，在它的中心轴线上有一球形气泡，柱体低面是磨砂的毛面，当平行光沿轴方向向下照射时，在磨砂的毛面上可能会看到（）A．圆形亮斑 B．圆型暗斑C．圆形暗斑且中心有一亮点 D．圆形亮斑且中心有一暗点2．(11常州) 在淹城民俗街上，小明对一雕刻于半粒大米(上圆下平) 上的微雕作品“”产生了浓厚兴趣。

(1)为看清微雕作品上的文字和图像，小明应利用如图所示透镜中的 (选填序号)进行观察。

(2)正确选择透镜后，小明拿透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，当在纸上呈现一个最小最亮的光斑时，测得这个光斑到透镜的距离为5 cm。

(3)透过透镜观察微雕作品“”，小明看到的像如图所示，此时透镜到微雕作品的距离是。

A．小于5 cm B．大于5 cm且小于10 cmC．等于10 cm D．大于10 cm3．（10年学而思杯初二）如图所示Ｓ是发光体，Ｓ′是它通过凸透镜成所的像，请画出凸透镜的位置并找出焦点（一个即可）。

4．（10年学而思杯初二）实验中有时需要将一束平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决，请在下图的两个方框中各画出一种组合方式。

5．（趣味链接）西汉淮南王刘安（公元前179~前122年）和门客著有《淮南鸿烈》，又名《淮南子》。

《淮南子•万毕术》记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影则火。

”这就是说，把一块洁净的冰两面削成球面状，实际上就是用洁净的冰块削成一凸透镜，用它对着太阳，使平行的太阳光折射，让太阳光的能量聚集到焦点上，再把易燃的艾绒放到焦点处，最后被点着起火。

你认为该方法可行吗？试用你所学的知识解释其中的道理。

参考答案1．D 【解析】当平行光沿轴方向向下照射时，对准气泡周围入射的光，方向不变，在磨砂面（相当于“光屏”）上有光到达，形成亮斑。

气泡和它竖直方向上、下层玻璃共同的作用相当于一个凹透镜，即平行光经这个“凹透镜”后会发散，使磨砂面中心无光，形成暗斑。

《第六章常见的光学仪器》知识点归纳第六章主要介绍了常见的光学仪器，涵盖了显微镜、望远镜、光谱仪、干涉仪、分光计等。

以下是该章节的知识点归纳：
1.显微镜：
-显微镜通过放大物体的图像来观察微观结构。

-光学显微镜使用透镜来放大物体的图像。

-透射电子显微镜和扫描电子显微镜使用电子束来放大物体的图像。

-相差显微镜和荧光显微镜是常见的光学显微镜。

2.望远镜：
-望远镜用于观察远处的天体。

-折射望远镜使用透镜将入射光线折射来放大图像。

-反射望远镜使用反射镜将入射光线反射来放大图像。

-天文望远镜和光学望远镜是常见的望远镜类型。

3.光谱仪：
-光谱仪用于分析物质的光谱特征。

-分光仪通过将入射光分散成不同波长的光束来进行光谱分析。

-分光光度计通过测量不同波长光的吸收或发射来定量分析物质。

-红外光谱仪和紫外-可见光谱仪是常见的光谱仪。

4.干涉仪：
-干涉仪用于测量光的干涉现象。

-杨氏双缝干涉实验是干涉仪的基本原理。

-干涉仪可以用来测量波长、折射率、薄膜厚度等。

-迈克尔逊干涉仪和迪克逊干涉仪是常见的干涉仪。

5.分光计：
-分光计用于测量和分析光线的色散性质。

-分光计通过将入射光线经过光栅或棱镜分散来进行测量。

-分光计可以用来测量物质的光谱特性、波长、频率等。

-分光光度计和偏振分光计是常见的分光计。

以上是第六章常见的光学仪器的知识点归纳。

通过学习这些仪器，我们可以更好地了解光学原理，应用于不同领域的科学研究和实验中。

光探测器工作原理
光探测器是一种用于检测光的仪器，通常由光敏元件、光学系统和电信号处理器组成。

其工作原理基于光电效应，即利用光子的能量转化为电子能量。

光敏元件可以是光电二极管（Photodiode）、光电三极管（Phototransistor）或光电阻（Photoresistor）等。

这些元件都
是半导体材料，其能带结构使其能够吸收光子并释放电子。

当光照射在光敏元件上时，光子传递能量给其中的电子，使其跃迁到导带（conduction band），形成光生载流子。

这些光生载
流子通过外部回路流动，最终转化为电流或电压信号。

光敏元件常常配备光学系统，主要用于聚焦光束并将其引导到光敏元件上。

光学系统一般由透镜、光纤等光学元件组成，通过它们可以控制和调节光束的聚散和方向。

透镜可以增大光敏元件所接收到的光束面积，提高光电转换效率；光纤则可以将远距离传输的光束引导到光敏元件附近，以满足特定的应用需求。

电信号处理器是光探测器中的重要组成部分，用于将光敏元件接收到的光信号转化为电信号，以便进行进一步的处理和分析。

处理器可以包括放大器、滤波器、解调器等电路，其主要功能是增强光信号的强度、去除噪声和将光信号转化为可读取的电压或电流信号。

这样，光探测器就可以将光信号转化为可观测和记录的电信号。

总之，光探测器工作原理是基于光电效应，通过光敏元件的光
电转换和电信号处理器的信号放大、滤波等过程，将光信号转化为电信号并进行相应的处理和分析。

它在很多领域中得到广泛应用，包括光通信、光学测量、光电子学等。

光检测器工作原理
光检测器是一种用于检测光信号的设备，其工作原理基于光电效应。

光电效应是指当光线照射到某些物质表面时，光的能量能够将一部分电子从物质中激发出来，形成电子-空穴对。

光检测器的关键部件是光敏元件，它通常由半导体材料制成，如硅(Si)、锗(Ge)或碲化镉(CdTe)等。

这些半导体材料具有带
隙能量，当光子能量大于该带隙能量时，光子被吸收，激发出电子-空穴对。

在光检测器中，光源发出的光经过透镜或光纤聚焦到光敏元件的表面。

当光线照射到光敏元件上时，光敏元件中的半导体材料吸收光能，产生电子-空穴对。

这些电子-空穴对在电场的作
用下，被分离并分别集聚在不同的电极上，形成电压信号。

通过测量电压信号的变化，可以间接测量光的强度。

光的强度越大，光敏元件中产生的电子-空穴对就越多，电压信号的幅
度也相应增大。

因此，光检测器可以用来测量光的强度、功率、能量等参数。

除了光强测量，光检测器还可用于其他应用，如光通信、光谱分析、光能转换等。

在光通信中，光检测器将光信号转换为电信号，实现光信号的接收和解码。

在光谱分析中，光检测器可根据光的波长对光信号进行分析和测量。

在光能转换中，光检测器可将太阳光等能源转换为电能，实现光能的利用和转化。

总之，光检测器是一种利用光电效应来实现光信号检测的设备。

通过测量产生的电压信号，可以获取光的相关参数，并在不同领域中应用于光通信、光谱分析等多个应用领域。