《光电仪器系统设计》期末复习

1、设受光表面的光照度为100lx ，能量反射系数0.6，求该表面的光出射度和光亮度（假定该表面为朗伯辐射体）。

（θcos dS dI L vv =）解：设受光表面光谱反射率相同，则每单位表面反射的光通量为601006.0=⨯==入反ρφφLm/m 2这也就是该表面的光出射度M v。

对朗伯辐射体，其光亮度v L 与方向无关，沿任意方向（与法线方向成θ角）的发光强度θI 与法线方向发光强度0I 之间的关系为θθcos 0I I = 每单位面积辐射出的光通量除以π即为其光亮度：1.1914.360cos 1======πφθv S v v v dSdI dS dI L C d /m 2sr 附：朗伯体法向发光强度I 0与光通量v Φ的关系 由定义，发光强度ΩΦ=d d I v，所以在立体角Ωd 内的光通量：ϕθθθd d I Id d v sin cos 0=Ω=Φ在半球面内的光通量 ⎰⎰==Φπππϕθθθ2002/0sin cos I d d Iv2、计算电子占据比F E 高2KT 、10KT 的能级的几率和空穴占据比F E 低2KT 、10KT 能级的几率。

解：能量为E 的能级被电子占据的概率为)exp(11)(kTE E E f Fn -+=E 比E f 高2kT 时，电子占据比：1192.011)2exp(112=+=+=ekTkT f e E 比E f 高10kT 时，电子占据比：5101054.411-⨯=+=e f eE 比E f 低2kT 时，空穴占据比：1192.011)exp(112=+=-+=e kTE E f f pE 比E f 低10kT 时，空穴占据比：5101054.411-⨯=+=e f p3、设N －Si 中310105.1-⨯=cm n i ，掺杂浓度31610-=cm N D ，少子寿命s μτ10=。

如果由于外界作用，少子浓度P ＝0（加大反向偏压时的PN 结附近就是这种情况），问这时电子一空穴的产生率是多少？（复合率τPR ∆=，当复合率为负值时即为产生率）解：在本征硅中，2021025.2⨯==ii in p n ，在N 型硅中，少子浓度：4162021025.21011025.2⨯=⨯⨯==d i N n P产生率为： R `=9641025.210101025.2⨯=⨯⨯=∆-=--τP R每秒钟每立方厘米体积内可产生2.25×109个。

1.简述光线的反射定律。

答：反射光线与入射光线和法线处于同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线的两侧，且反射角γ等于入射角ί。

2.简述光线的折射定律。

光的折射定律可以归纳成以下两点：①折射光线在入射光线和法线决定的平面内，且折射光线与入射光线分居法线的两侧。

②入射角的正弦与折射角的正弦之比为一个常数n ，这个参数称为“折射率”。

即： n=Sin τ / Sin θ3.简述薄透镜当中的三条关键的典型光线之特点。

答：三条典型光线的特点：⑴平行于光轴入射的光线经透镜后将通过像方焦点。

⑵过物方焦点的入射光线经透镜后，将平行于光轴射出。

⑶通过透镜中心点的光线，方向将不会发生变化，即与入射光线在同一条直线上。

4.如图所示，已知物点的位置在折射球面顶点O 之左50mm 处，球面曲率半径为25mm ，折射率n=1，n ′ =1.75，求：⑴像点位置？⑵若将物点向左移5mm ，求像的位置？5.有一凸面镜，已知r=1m ，一身高1.6m 的人站在此凸球面镜前11m 处。

求：此人经过凸球面镜反射后所成像的大小和像的正倒？6.1.什么是透镜？什么是正透镜和负透镜？答：透镜是指由两个折射曲面所限定的透明体；正透镜是指折射面为球面的透镜；负透镜是指折射面为非球面的透镜。

2.近视眼镜属于什么透镜？老花镜有属于什么透镜？答：近视眼镜就是凹透镜；老花眼镜属于凸透镜。

3.折射率的定义及其物理含义是什么？答：光在不同介质中的传播速度亦不同是光发生折射的原因。

故某种介质的折射率的定义为n=c/v。

其物理含义为：光在真空中的传播速度c与光在该介质中的传播速度v之比。

4.若有一个钨丝灯泡在温度为2800K时，发出的白光与温度在2854K时绝对黑体所辐射的白光完全相同，则该钨丝灯泡白光的色温为多少？答：2854K。

5.简述光的实质以及辐射的本质。

答：其实质就是一种被称为电磁波物质。

是从实物中发射出来的，是以电磁波传播的物质粒子在不断地运动；原子内有若干电子围绕原子核不断运动。

《光电检测期末复习题》（精品文档）第一次作业1、光电检测技术有何特点？光电检测系统的基本组成是怎样的？答：光电检测技术是将光学技术与现代技术相结合，以实现对各种量的测量，它具有如下特点：（1）高精度，光电测量是各种测量技术中精度最高的一种。

（2）高速度，光电检测以光为媒介，而光是各种物质中传播速度最快的，因此用光学方法获取和传递信息的速度是最快的。

（3）远距离、大量程，光是最便于远距离传递信息的介质，尤其适用于遥控和遥测。

（4）非接触式测量，不影响到被测物体的原始状态进行测量。

光电检测系统通过接收被测物体的光辐射，经光电检测器件将接收到的光辐射转换为电信号，再通过放大、滤波等电信号调理电路提取有用信息，经数模转换后输入计算机处理，最后显示，输出所需要的检测物理量等参数。

2、什么是能带、允带、禁带、满带、价带和导带？绝缘体、半导体、导体的能带情况有何不同？答:晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能力值，能量愈大,线的位置愈高,一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带,称为能带。

其中允许被电子占据的能带称为允带。

允带之间的范围是不允许电子占据的，称为禁带。

在晶体中电子的能量状态遵守能量最低原理和泡利不相容原理，晶体最外层电子壳层分裂所形成的能带称为价带。

价带可能被电子填满也可能不被填满，其中被填满的能带称为满带。

半导体的价带收到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带--导带。

对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动，但是热，光等外界因素的作用下，可以少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。

绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。

半导体的禁带很窄，绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难的多，因此，绝缘体的载流子的浓度很小。

导电性能很弱。

实际绝缘体里，导带里电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少，所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下他们移动所形成的电流。

《光电仪器系统设计》期末复习《光电仪器系统设计》复习注：以下题目的答案仅供参考，部分题目的答案可能不够完整与严格。

第一章概论一、什么是光电仪器，其基本作用有那些？以光学原理为基础，综合采用电子、计算机、机械等其他技术的各类仪器，用于对物质实体及其属性进行观察、监测、测定、验证、传输、变换、显示、分析处理与控制。

二、光电仪器的基本构成包括哪几部分，涉及哪些内容？光电仪器的构成——三大部分●机械部分：仪器的传动机构、联接机构、调整机构和壳体等●电子与微机控制部分：各种电子线路、照明、显示和计算机控制等●光学部分：由各种透镜、棱镜、平面镜、光栅和光纤等元件组合而成三、光电仪器设计的指导思想是什么？(1) 仪器的性能指标确定要合理，综合考虑应用场合和整体性能(2) 经济性：不盲目追求复杂、高级方案，尽可能采用最简单、最经济的设计方案满足所提出的功能要求。

(3) 可靠性：可靠性差，就没有使用价值。

(4) 环保与安全性：不污染环境，对操作人员没有伤害。

(5) 效率：尽可能提高测量速度(6) 寿命：充分考虑器件的寿命，易耗元件的更换，维护的方便。

(7) 封装和造型：总体结构安装、部件建的造型、细部美化等都要考虑，尽量使产品。

(8) 操作方便：操作要符合人们的习惯，尽可能节省人的体力和脑力。

四、光电仪器设计的原则是什么？(1) 从原理上提高性能的原则(2) 精度匹配原则：在分析基础上，对各部分精度分配恰当(3) 最短传动链原则：影响精度的测量和传动链最短，零部件最少(4) 零部件的标准化、系列化和通用化原则(5) 便于加工和生产的原则(6) 最佳性价比的原则五、光学仪器如何进行分类？①按光学工作原理：●反射原理：采用各种反射镜及其组合：潜艇观察镜、反光镜等●成像原理：显微、望远、投影、照相、OCT等●物理光学：干涉、衍射、偏振等●导波光学：纤维光学和波导光电仪器等②按经典光学应用分类：●观察仪器：望远镜、显微镜等●测量仪器：测距仪、干涉仪、OCT等●瞄准：●摄像：照相机③按光谱波段分类：●可见光仪器：目视光学仪器、可见光成像仪器●红外光学仪器：红外夜视仪器、空间红外探测仪器●紫外光学仪器：紫外成像仪器、光刻机器④按现代光学用途分类：●民用光电仪器：普通目视光学仪器、可见光成像仪器、CCD观察及成像仪器等●军用光电仪器：观测仪器、头盔夜视仪、空间红外探测仪器、各种军用装备等●空间光电仪器：飞机机载光电仪器、卫星光电仪器六、光学仪器设计包括哪些程序？(1) 确定设计任务：根据用户需求、发展要求来确定(2) 调研：了解国内外同类产品、性能和特点(3) 分析设计任务，制定设计任务书(4) 方案设计：①实现功能分析；②确定采用技术方案的原理，建立模型；③主要参数的确定，形成实现仪器功能的可行性方案的组合④确定几个较佳方案（优化分析）⑤技术经济的评价⑥计算机模拟(5) 技术设计①确定可行性方案，进行总体结构设计；②零部件的设计；③性能分析和设计优化；④技术经济的评价⑤提交设计图，计算说明书，分析和评价的设计说明书和明细表等(6) 制造样机，性能测试和完善：编写设计说明书、使用说明书和检定规程。

光电技术期末复习题目总结篇一：光电技术概念题总结答：为了评价探测器性能优劣，比较不同探测器之间的差异，从而达到根据具体需要合理正确选择光电探测器件的目的，制定了一套性能参数。

通常包括积分灵敏度，也成为响应度，光谱灵敏度，频率灵敏度，量子效率，通量阈和噪声等效功率，归一化探测度及工作电压、电流、温度及入射光功率允许范围。

答：光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。

探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。

光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小。

因为，光子能量是h，h是普朗克常数,是光波频率，所以，光子效应就对光波频率表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快；光热效应和光子效应完全不同。

探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。

所以，光热效应与单光子能量h的大小没有直接关系。

原则上，光热效应对光波频率没有选择性。

只是在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。

因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。

值得注意的是，以后将要介绍一种所谓热释电效应是响应于材料的温度变化率，比其他光热效应的响应速度要快得多，并已获得日益广泛的应用。

答：（1）PbS：近红外辐射探测器，波长响应范围在1～3.4μm，峰值响应波长为2μm，内阻（暗阻）大约为1mΩ，响应时间约200μs。

（2）inSb：在77k下,噪声性能大大改善，峰值响应波长为5μm响应时间短（大约50×10-9s）答:光电池总的来说频率特性不是很好,这是由于两个方面的原因:第一,光电池的光敏面一般做的较大,因而极间电容较大;第二,光电池工作在第四象限,有较小的正偏压存在,所以光电池的内阻较低,而且随入射光功率变差,因此光电池的频率特性不好.视效能？答：在光度体系中，被选作基本单位的不是光量或光通量，而是发光强度，其单位是坎德拉定义为一个光源发出频率为的单色辐射，如果在一给定方向上的辐射强度为，则该光源在该方向上的发光强度为1坎德拉，光度量和辐射度量之间可以用光是效能与光视效率联系起来。

1、光电器件的基本参数特性有哪些?（响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）@响应特性分为电压响应度电流响应度光谱响应度积分响应度响应时间频率响应@噪声分类：热噪声散粒噪声产生-复合噪声 1/f噪声信噪比S/N 噪声等效功率NEP2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。

（光电子学光电子器件）3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。

内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。

内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。

光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。

5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池）6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔）7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射）8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷 CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。

）9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。

（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种。

（热释电效应辐射热计效应温差电效应）11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。

）12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。

一、简答题1、根据系统工作的基本目的，通常光电系统可以分为哪两大类？答：(1)信息光电系统。

例如：光电测绘仪器仪表、光电成像系统、光电搜索与跟踪系统、光电检测系统、光通信系统等。

(2)能量光电系统。

例如：激光武器、激光加工设备、太阳能光伏发电、“绿色”照明系统等。

2、光电系统的研发过程需要哪些学科理论与技术的相互配合？答：光电系统的发展需要多种学科相互配合。

它是物理学、光学、光谱学、电子学、微电子学、半导体技术、自动控制、精密机械、材料学等学科的相互促进和渗透。

应用各学科的最新成果，将使光电系统不断创新和发展。

3、光学系统设计基本要求包括哪些？答：基本要求包括：性能、构型选择、和可制造性三个方面。

4、光学系统设计技术要求包括哪些？答：基本结构参数（物距、成像形式、像距、F数或数值孔径、放大率、全视场、透过率、焦距、渐晕）；成像质量要求（探测器类型、主波长、光谱范围、光谱权重、调制传递函数、RMS波前衰减、能量中心度、畸变）；机械和包装要求；其它具体要求。

5、望远物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：球差、慧差和轴向色差。

6、目镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：像散、垂轴色差和慧差。

7、显微物镜设计中需要校正的像差主要是哪些？答：球差、轴向色差和正弦差，特别是减小高级像差。

8、几何像差主要有哪些？答：几何像差主要有七种：球差、慧差、象散、场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差。

9、用于一般辐射测量的探头有哪些？答：光电二极管10、可用于微弱辐射测量的探头有哪些？答：光电倍增管11、常用光源中哪些灯的显色性较好？答：常用光源中，白炽灯、卤钨灯、氙灯的显色性较好。

（高压汞灯、高压钠灯的显色性较差）12、何谓太阳常数？答：太阳常数——在地球-太阳的年平均距离，大气层外太阳对地球的的辐照度(1367±7) W²m-213、太阳对地球的辐照能量在哪个光谱区比例最大？答：太阳对地球的辐照度值在不同光谱区的比例为：紫外区6.46%；可见区46.25%；红外区47.29%14、对用于可见光和近红外的光学系统，主要是什么因素影响其像质？答：因波长较短，影响像质的主要是各种像差15、对用于中远红外的光学系统，主要是什么因素影响其像质？答：用于中远红外的光学系统，影响像质的主要因素是衍射。

光电技术期末复习知识分享第⼀章光辐射与光源1.1辐射度的基本物理量1.辐射能Qe：⼀种以电磁波的形式发射，传播或接收的能量。

单位为J（焦⽿）。

2辐射通量Φe：⼜称为辐射功率Pe，是辐射能的时间变化率，单位为W（⽡），是单位时间内发射，传播或接收的辐射能，Φe=dQe/dt(J/S焦⽿每秒)3辐射强度Ie：点辐射源在给定⽅向上单位⽴体⾓内的辐射能量单位为W/sr（⽡每球⾯度）Ie=dΦe/dΩ.4辐射照度Ee：投射在单位⾯积上的辐射能量，Ee=dΦe/dA单位为（W/㎡⽡每平⽅⽶）。

dA是投射辐射通量dΦe的⾯积元。

5辐射出射度Me：扩展辐射源单位⾯积所辐射的通量，即Me=dΦ/dS。

dΦ是扩展源表⾯dS在各⽅向上（通常为半空间360度⽴体⾓）所发出的总的辐射通量，单位为⽡每平⽅⽶（W/㎡）。

6，辐射亮度Le：扩展源表⾯⼀点处的⾯元在给定⽅向上单位⽴体⾓，单位投影⾯积内发出的辐射通量，单位为W/sr*㎡(⽡每球⾯度平⽅⽶)。

7光谱辐射量：也叫光谱的辐射量的光谱密度。

是辐射量随波长的辐射率。

光辐射量通量：Φe（λ）：辐射源发出的光在波长为λ处的单位波长间隔内的辐射通量。

Φe（λ）=dΦe/dλ单位为W/um或W/nm。

1.2 明视觉光谱光视效率V（λ）：视觉主要由⼈眼视⽹膜上分布的锥体细胞的刺激所引起的。

（亮度⼤于3cd/m2，最⼤值在555nm处）暗视觉光谱光视效率：视觉主要由⼈眼视⽹膜上分布的杆状细胞刺激所引起的。

（亮度⼩于0.001cd/m2，最⼤值在507nm 处）按照⼈眼的视觉特性V(λ)来评价的辐射通量Φe即为光通量Φv：Φv=Km780380Φe(λ)V(λ)dλ式中Km为名视觉的最⼤光谱光谱光视效率函数，也成为光功当量。

国际实⽤温标理论计算值Km为680lm/W。

光度量中最基本的单位是发光强度单位——坎德拉，记作cd，它是国际单位制中七个基本单位之⼀（其他⼏个为：⽶，千克，秒，安（培），开（尔⽂），摩（尔））。

光电技术期末复习总结光电技术期末复习内容第1章光电技术基础1.光的量子性成功的解释了光与物质作用时所引起的光电效应，而光电效应又充分证明了光电量子性。

2.光辐射仅仅是电磁波谱中的一小部分，它包括的波长区域从几纳米到几毫米，即910-m量级。

只有波长为0.38~0.78μm的光才能引起人眼的视感觉，故称为这部分10-~3光为可见光。

3.光辐射的度量（光度参数，辐射度参数）4.热辐射：物体靠加热保持一定温度使内能不变而持续辐射的辐射形式，称为物体热辐射或温度辐射。

凡能发射连续光谱，且辐射是温度的函数体的物体，叫做热辐射体。

（热辐射光谱是连续光谱）5.发光：物体不是靠加热保持温度使辐射维持下去，而是靠外部能量激发的辐射，称为发光。

发光光谱是非连续光谱，且不是温度的函数。

（发光光谱是非连续光谱）6.能够完全吸收从任何角度入射的任意波长的辐射，并且在每一个方向上都能最大限度地发射任意波长辐射能的物体，称为黑体。

7.黑体的吸收系数为1，发射系数也为1。

8.锥状细胞的这种视觉功能称为白昼视觉或明视觉。

9.柱状细胞的这种视觉功能称为夜间视觉或暗视觉。

10.什么是内光电效应和外光电效应?答：被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象，称为内光电效应。

而被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象，称为外光电效应。

11.光电导效应分为哪两类？说明什么是本证光电导效应？答：光电导效应可以分为本证光电导效应和杂质光电导效应两种。

本征半导体或杂质半导体价带中的电子吸收光子能量跃入导带，产生本证吸收，导带中产生光生自由电子，价带中产生光生自由空穴。

光生电子与空穴使半导体的电导率发生变化。

这种在光的作用下由本证吸收引起的半导体电导率发生变化的现象，称为本证光电导效应。

第2章光电导器件1.光敏电阻在被强辐射照射后，其阻值恢复到长期处于黑暗状态的暗电阻R D所需要的时间将是相当长的。

光电仪器设计考点展水平是科学技术现代化的重要标志,没有现代化的光电仪器,国民经济就无法发展.光电仪器的组成:1.信息源及传输介质(被测对象或测量目标,分为自发光体”被动工作形式”或非自发光体”主动过过工作形式”,传输介质是介于信息源与仪器之间的媒介)2.光学系统3.转换放大部件4.基准部件5.信号采集与处理系统6.计算与显示装置7.机械结构部件静态特征:当输入信号为定值或变化十分缓慢时,仪器系统的输出信号特性为静态特性静态特性指标:1.分度值与分辨率2.灵敏度及放大比3.测量范围及示值范围4.示值重复性5.示值误差6.滞差(回程误差)7.灵敏阈(灵敏限.门限)8.漂移9.仪器误差和测量误差光电仪器总设计是指在仪器具体设计之前,从总体角度出发,对仪器设计中的全局问题进行的全面谁想和规划仪器总体设计考虑因素:1.设计任务分许2.信号转换原理选择3.提高仪器精度的技术措施—仪器若干设计原则和设计原理的讨论4.仪器结构参数及技术指标的确定5.总体设计中应考虑其他的问题6.仪器总体方案的确定信号转换原理的选择:1.光学成像原理(仪器示值误差为0.5-1μm，显微镜测长机精度0.01μm)2.衍射原理的应用（振动、变形、频率、细丝直径）3.干涉原理的应用（粗糙度、平面度、变形、激光小角度）4.偏振原理的应用5.散射原理6.波导光纤特性的应用（全反射原理）7.激光应用（1.不直度2.不同轴度）某提高仪器精度的技术措施：设计原则1.阿贝原则（要使量仪给出准确地测量结果，必须将被测件布置在基准元件沿运动方向的延长线上，即共线原则）某测长机2.变形最小原则（一米激光测长机）3.测量链最短原则4.基面统一原则5.光学自适应原则阿贝原则设计要点：当测量长度时，标准件安置在被测量中心线的延长线上，做到这一点就可以避免一阶误差。

但会给仪器结构带来问题，措施有：1结构上的措施，首先从设计及工艺上提高导轨的运动精度，减小因导轨运动不直线性带来的倾角值。

光电检测技术期末试卷试题大全1、光电器件的基本参数特性有哪些（响应特性噪声特性量子效率线性度工作温度）2、光电信息技术是以什么为基础，以什么为主体，研究和发展光电信息的形成、传输、接收、变换、处理和应用。

（光电子学光电子器件）3、光电检测系统通常由哪三部分组成（光学变换光电变换电路处理）4、光电效应包括哪些外光电效应和内光电效应）外光电效应：物体受光照后向外发射电子——多发生于金属和金属氧化物。

内光电效应：物体受到光照后所产生的光电子只在物质内部而不会逸出物体外部——多发生在半导体。

内光电效应又分为光电导效应和光生伏特效应。

光电导效应：半导体受光照后，内部产生光生载流子，使半导体中载流子数显著增加而电阻减少的现象。

光生伏特效应：光照在半导体PN结或金属—半导体接触面上时，会在PN结或金属—半导体接触的两侧产生光生电动势。

5、光电池是根据什么效应制成的将光能转换成电能的器件，按用途可分为哪几种？（光生伏特效应太阳能光电池和测量光电池）6、激光的定义，产生激光的必要条件有什么？（定义：激光是受激辐射的光放大粒子数反转光泵谐振腔）7、热释电器件必须在什么样的信号的作用下才会有电信号输出？（交变辐射）8、CCD是一种电荷耦合器件，CCD的突出特点是以什么作为信号，CCD的基本功能是什么？（电荷CCD的基本功能是电荷的存储和电荷的转移。

）9根据检查原理，光电检测的方法有哪四种。

（直接作用法差动测量法补偿测量法脉冲测量法）10、光热效应应包括哪三种。

（热释电效应辐射热计效应温差电效应）11、一般PSD分为两类，一维PSD和二维PSD，他们各自用途是什么？（一维PSD主要用来测量光点在一维方向的位置；二维PSD用来测定光点在平面上的坐标。

）12、真空光电器件是基于什么效应的光电探测器，它的结构特点是有一个真空管，其他元件都在真空管中，真空光电器件包括哪两类。

（外光电效应光电管光电倍增管）二、名词解释1、响应度（响应度（或称灵敏度）：是光电检测器输出信号与输入光功率之间关系的度量。

光电仪器原理与设计考试时间：第17周周5 10:10-12:10考试地点：信2002题型：填空、问答、设计、设计计算考试形式：半开卷(一页A4纸)两种典型系统：光栅尺定位系统、干涉测量系统。

三种能力：描述原理、元器件选型、参数及精度设计。

填空题主要考概念；设计题比较综合，主要对光源、探测器、元器件等选型；设计计算题和作业题相似。

第一章光电仪器设计概论光电仪器的特点：多功能、高精度、高速度。

由于光信号本身具有波长、振幅、相位、偏振态等属性，能够充分反映被测物的几何形状、位置、温度、化学成分或其他性质，因此，利用光电仪器能完成多参量测量。

光探测具有非接触、非破坏等传统机械探测方法所不具备的优势，适用于远距离、物质内部以及危险、环境恶劣的场合。

从测量的精度来看,传统的、基于机械接触的测量方法往往以实物为基准,其精度有限；而光电测量可以光波长为基准、并直接与时间测量挂钩，通过光电信号的转换，可达到纳米量级的长度测量精度。

在测量和处理速度方面，无论光的传播速度、光电转换速度还是现代大规模集成电路的处理速度，都使得实时测量和控制成为可能。

光电仪器的优良工作性能一方面山光波的特殊属性决定，另一方面是光电探测技术与其他技术紧密结合的结果。

光电仪器的分类按工作原理：利用反射原理：光学杠杆类仪器；几何成像原理：望远、投影、显微、照相类仪器；物理光学原理：干涉、衍射、偏振类仪器；多普勒效应：流速计、激光陀螺；导波光学原理：光纤光学类仪器。

按功能：观测记录仪器：各类显微镜、摄像机、光盘驱动器等；控制分析仪器：生物芯片、手持光谱仪、色谱仪等；计量仪器：测距仪、万能工具显微镜等。

计量与测量的不同：计量是计量学(Metrology)的简称。

计量不同于测量(Measurement),后者是以确定量值为目的的操作，而计量包括基准(标准)的建立、复现、保存和传递，测量方法及其精度估计，测量仪器精度检验等。

光电仪器的组成：信息获取单元、信息处理显示单元、控制单元。

光电仪器原理与设计考试时间：第17周周5 10:10-12:10 考试地点：信2002题型：填空、问答、设计、设计计算考试形式：半开卷（一页A4纸）两种典型系统：光栅尺定位系统、干涉测量系统。

三种能力：描述原理、元器件选型、参数及精度设计。

填空题主要考概念；设计题比较综合，主要对光源、探测器、元器件等选型；设计计算题和作业题相似。

第一章光电仪器设计概论光电仪器的特点：多功能、高精度、高速度。

由于光信号本身具有波长、振幅、相位、偏振态等属性，能够充分反映被测物的几何形状、位置、温度、化学成分或其他性质，因此，利用光电仪器能完成多参量测量。

光探测具有非接触、非破坏等传统机械探测方法所不具备的优势，适用于远距离、物质内部以及危险、环境恶劣的场合。

从测量的精度来看，传统的、基于机械接触的测量方法往往以实物为基准，其精度有限；而光电测量可以光波长为基准、并直接与时间测量挂钩，通过光电信号的转换，可达到纳米量级的长度测量精度。

在测量和处理速度方面，无论光的传播速度、光电转换速度还是现代大规模集成电路的处理速度，都使得实时测量和控制成为可能。

光电仪器的优良工作性能一方面由光波的特殊属性决定，另一方面是光电探测技术与其他技术紧密结合的结果。

光电仪器的分类按工作原理：利用反射原理：光学杠杆类仪器；几何成像原理：望远、投影、显微、照相类仪器；物理光学原理：干涉、衍射、偏振类仪器；多普勒效应：流速计、激光陀螺；导波光学原理：光纤光学类仪器。

按功能：观测记录仪器：各类显微镜、摄像机、光盘驱动器等；控制分析仪器：生物芯片、手持光谱仪、色谱仪等；计量仪器：测距仪、万能工具显微镜等。

计量与测量的不同：计量是计量学(Metrology)的简称。

计量不同于测量(Measurement)，后者是以确定量值为目的的操作，而计量包括基准（标准）的建立、复现、保存和传递，测量方法及其精度估计，测量仪器精度检验等。

光电仪器的组成：信息获取单元、信息处理显示单元、控制单元。

光电仪器考试复习资料1 、仪器是传递和转换信息的工具，它是各类仪器仪表、传感器及观察、监控、测试、分析设备的总称。

2、仪器的实质；研究信息的获取、处理、利用。

3、光电仪器的特点；将光信息转换为电信号输出。

研究对象；基于光学原理采用光电转换技术的各类光电精密仪器。

4、仪器的基本组成部分有：信息源及传输介质、光学系统、转换放大部件、基准部件、信号采集与处理系统、计算与显示装置和机械结构部分。

5、静态特性；分度值及分辨力，灵敏度及放大比，测量范围及示值范围，示值重复性，示值误差，仪器误差和测量误差，测量力，漂移，灵敏阈，滞差。

6、线性系统；灵敏度为定值7、精度等级；中等精度1-10微米;高精度0.1-1微米;超高精度小于0.1微米。

8、光电转化原理；机械式的仪表和量具，光学成像原理，衍射原理，干涉原理，偏振原理，散射原理。

波导光线的特性应用，电磁现象的应用,激光应用。

9、阿贝原则和布莱恩原则区别联系；阿贝原则必须将被测件布置在基准元件眼运动方向的延长线上。

千分尺遵循，游标卡尺不遵循。

布莱恩建议；一条直线没有角运动测出和算出偏移量然后加以补偿。

10、测量链最短原则；仪器中构成测量连环节的零件数目应最少。

分度值；是仪器最小分度所代表的被测量的值。

它是一台仪器可能读出的最小读数值（不包括估读值）。

11、基准面统一原则：要求在设计零件时，应该使零件的设计基准，工艺基准，测量基准一致，而对于部件装配，要求设计基准、装配基准、和测量基准一致。

12仪器的静态性能指标中，用灵敏度表示仪器对被测量的反应能力，用灵敏阀表示仪器感受微小量的敏感程度。

13、测量范围及示值范围测量范围是指在允许误差极限内仪器所能测出的最大被测量与最小被测量之间的范围。

示值范围是指仪器所显示或指示的最低值到最高值的范围。

3、分辨力；分度值对于如数字式仪器来说，将仪器所能测得的被测量的最小增量称为分辨力。

4、灵敏度是指仪器对被测量变化的反应能力。