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光电检测技术作业2光电导灵敏度S g=0.5 X10-6 S / 1. 设某只C dS 光敏电阻的最大功耗为30mW，lx ，暗电导 g=0 。
试求当 CdS 光敏电阻上的偏置电压为 20V 时的极限照度。
2. 在如图所示的照明灯控制电路中，将上题所给的CdS 光敏电阻用作光电传感器，若已知继电器绕组的电阻为 5 K，继电器的吸合电流为 2mA，电阻R 1K。
求为使继电器吸合所需要的照度。
要使继电器在3lx 时吸合，问应如何调整电阻器R？3. 在如图所示的电路中，已知Rb 820，Re3.3k,Uw4V ，光敏电阻为Rp，当光照度为40lx 时输出电压为6V，80lx 时为9V。
设该光敏电阻在30~100lx 之间的值不变。
试求：（1）输出电压为8V 时的照度。
（2）若R e 增加到6k，输出电压仍然为8V，求此时的照度。
（3）若光敏面上的照度为70lx，求R e 3.3k与R e 6k时输出的电压。
（4）求该电路在输出电压为 8V 时的电压灵敏度。
4. 影响光生伏特器件频率响应特性的主要因素有哪些？为什么PN结型硅光电二极管的最高工作频率小于等于107 Hz？5 为什么在光照度增大到一定程度后，硅光电池的开路电压不再随入射照度的增大而增大？硅光电池的最大开路电压为多少？为什么硅光电池的有载输出电压总小于相同照度下的开路电压？6 硅光电池的内阻与哪些因素有关？在什么条件下硅光电池的输出功率最大？答：（1）极电容，串接电阻，串接电阻越小越好。
（2）显然，存在着最佳负载电阻Ropt，在最佳负载电阻情况下负载可以获得最大的输出功率Pmax7 光生伏特器件有几种偏置电路？各有什么特点？8. 选择最适当的答案填入括号中（只有一个答案正确）（1）用光电法测量某高速转轴（15000r / min ）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107 s 的光脉冲，应选用（A）为光电变换器件。
声光电作业中三班：谜语（2个）云里打鼓放天炮，就是冬天听不到——雷青山说人话，神仙听见怕，你若再喊它，它学你喊话——回声声光电小试验（5个）（一）会发出声音的绳子动物和人会发出声音，汽车电视会发出声音，可是，你听过绳子也会发出声音吗？【工具百宝箱】一根细且坚固的绳子，一个有二个孔的大纽扣。
【实验】①把绳子穿过纽扣孔，在末端打结，把纽扣放在绳子中间。
②把纽扣二端的绳子，各套在二只手的食指上，转动纽扣几次，向着你或往外转皆可，但要保持同一方向。
当绳子绕成一团时，分开手，把绳子拉紧，然后将手收拢再分开。
③拉紧，放开交互进行，直到绳子解开为止。
纽扣转得很快，并会扭转到相反方向，这个过程中你会听到嗡嗡的声音。
【实验中的科学】纽扣的快速旋转带动了周围空气的振动，由此产生了嗡嗡的声音。
（二）弹奏音乐的高脚杯让我们来做一个高脚玻璃杯乐器组，来弹奏悦耳的音乐。
其实，这种方式和钢琴有异曲同工之妙。
【工具百宝箱】八个高脚玻璃杯，水，一支滴管，一只筷子。
【游戏】拿八个高脚玻璃杯，排成一字形。
以最左边的空杯子作为高音Do，依次向右加水开始调音，音阶分别为.Sol.Fa.Me.Re.和中音Do。
音阶越低，杯中要加的水就要加得越多。
为了让杯子能精确的发出音阶，可以用滴管加少量水来进行调音。
调好音后，用筷子敲击高脚玻璃杯，就可以弹奏出悦耳的音乐了。
【游戏中的科学】这是一个关于声音振动频率的游戏。
声音振动的频率和物质的质量有关系。
物质的质量越大，发出的声音越低。
相反，发出的声音越高。
因此，杯中水最少的那个杯子发出的声音最高，杯中水最多的那个杯子发出的音最低。
适当调节高低音，可以发出悦耳的声音。
（三）带电的报纸思考：不用胶水、胶布等粘合的东西，报纸就能贴在墙上掉不下来。
你知道这是为什么吗？材料：1支铅笔；1张报纸。
步骤：1、展开报纸，把报纸平铺在墙上。
2、用铅笔的侧面迅速地在报纸上摩擦几下后，报纸就像粘在墙上一样掉不下来了。
3、掀起报纸的一角，然后松手，被掀起的角会被墙壁吸回去。
《光子光电效应的解释》作业设计方案一、作业设计目标本次作业旨在帮助学生深入理解光子和光电效应的概念，培养学生的科学思维和探究能力，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
二、作业内容（一）基础知识回顾1、什么是光子？光子具有哪些特性？2、光电效应的实验现象有哪些？3、简述爱因斯坦的光电效应方程，并解释其中各个物理量的含义。
（二）案例分析给出几个光电效应在实际生活中的应用案例，如太阳能电池、光电传感器等，要求学生分析其工作原理，并解释光子在其中的作用。
（三）计算练习1、已知某金属的逸出功为 W，入射光的频率为ν，计算该金属发生光电效应的截止频率。
2、一束光照射在某金属表面，产生的光电流为 I，若入射光的强度增大一倍，光电流将如何变化？（四）实验设计假设提供相关实验器材，要求学生设计一个简单的实验来验证光电效应，并描述实验步骤和预期结果。
（五）拓展思考1、思考光子的概念对现代物理学的发展有哪些重要意义？2、光电效应的发现对人类社会的科技进步产生了哪些深远影响？三、作业形式1、书面作业：包括简答题、计算题和实验设计报告等。
2、小组讨论：针对拓展思考问题，组织学生进行小组讨论，然后每个小组选派代表进行发言。
四、作业难度层次作业分为基础、提高和拓展三个层次。
基础层次：主要涵盖光子和光电效应的基本概念和简单计算，适合大多数学生完成。
提高层次：包括对实际应用案例的深入分析和较复杂的计算，适合对物理有较好掌握的学生。
拓展层次：主要是关于光子和光电效应的深度思考和创新性的实验设计，适合学有余力且对物理有浓厚兴趣的学生。
五、作业时间安排本次作业预计总时长为X小时，具体安排如下：基础知识回顾：X小时案例分析：X小时计算练习：X小时实验设计：X小时拓展思考：X小时六、作业评价1、评价标准答案的准确性：对基础知识和计算问题，答案的准确性是重要的评价标准。
逻辑清晰性：对于分析和思考问题，要求学生的回答逻辑清晰，论证合理。
创新性：对于实验设计和拓展思考问题，鼓励学生提出创新性的想法和观点。
思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m射称为光辐射。
2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。
光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。
二、概念题1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
《光电效应》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业旨在帮助学生进一步理解光电效应的基本原理，掌握光电效应现象及其规律，并通过实验操作和数据分析，培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
二、作业内容1. 阅读教材，理解光电效应的基本概念和原理。
2. 完成课后习题中关于光电效应的题目。
3. 观察并记录光电效应实验现象，分析实验数据，得出结论。
4. 结合所学知识和实验结果，撰写一篇关于光电效应的应用和发展的文章，字数不少于300字。
三、作业要求1. 独立完成作业，不得抄袭他人答案。
2. 实验过程中要确保安全，尊重实验器材，注意实验细节。
3. 文章要言之有据，逻辑清晰，语言通顺。
4. 提交作业时，请附上自己的姓名作为作业的唯一标识。
四、作业评价1. 评价标准：作业完成情况（50%）、实验报告（30%）、文章质量（20%）。
2. 评价方式：教师评分+学生自评+学生互评3. 评价结果将作为学生平时成绩的参考，以激励学生的学习积极性和提高教学质量。
五、作业反馈1. 学生提交作业后，教师将对作业进行批改，对存在的问题进行反馈。
2. 学生应根据教师的反馈，对自己的作业进行修改和完善。
3. 教师将定期收集学生对作业的反馈意见，以便改进教学。
具体作业内容如下：实验内容：进行光电效应实验，观察并记录实验现象，分析实验数据。
实验器材包括光源、光电池、电压表、导线等。
实验步骤如下：1. 连接好实验器材，确保电路安全。
2. 调整光源亮度，使光电池工作在最佳状态。
3. 分别用不同波长的光照射光电池，观察并记录电压表的变化。
4. 更换不同型号的光电池，重复以上步骤进行实验。
5. 分析实验数据，得出结论。
通过本次实验，学生应理解光电效应现象及其规律，并能够运用所学知识分析实验结果。
在撰写文章时，学生应结合所学知识和实验结果，分析光电效应的应用和发展，并提出自己的见解。
此外，作业要求中强调了实验过程中要确保安全，尊重实验器材，注意实验细节。
思索题及其答案习题01一、填空题1.一般把对应于真空中波长在（0.38 ）到（0.78 ）范围内旳电磁辐射称为光辐射。
2、在光学中, 用来定量地描述辐射能强度旳量有两类, 一类是（辐射度学量）, 另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性, 既是（电磁波）, 又是（光子流）。
光旳传播过程中重要体现为（波动性）, 但当光与物质之间发生能量互换时就突出地显示出光旳（粒子性）。
二、概念题1.视见函数: 国际照明委员会（CIE）根据对许多人旳大量观测成果, 用平均值旳措施, 确定了人眼对多种波长旳光旳平均相对敏捷度, 称为“原则光度观测者”旳光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2.辐射通量: 辐射通量又称辐射功率, 是辐射能旳时间变化率, 单位为瓦(1W=1J/s), 是单位时间内发射、传播或接受旳辐射能。
3、辐射亮度: 由辐射表面定向发射旳旳辐射强度, 除于该面元在垂直于该方向旳平面上旳正投影面积。
单位为 (瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为从一种点光源发出旳, 在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出旳能量, 单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度旳区别是什么？答: 辐射照度和辐射出射度旳单位相似, 其区别仅在于前者是描述辐射接受面所接受旳辐射特性, 而后者则为描述扩展辐射源向外发射旳辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度旳距离平方反比定律, 两个相距10倍旳相似探测器上旳照度相差多少倍？ 答:2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1.物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
第二章 光电测量的光学基础2.1 试述光通量、发光强度、和光照度的定义和单位。
解：光通量（v Φ）又称光功率，是指发光强度为v I 的光源在单位立体角内的辐射通量，即v v d I d Φ=Ω，其单位为流明（lm ）。
发光强度为（v I ）是指点辐射源在给定方向上的单位立体角内辐射的光通量，即vv d I d Φ=Ω，其单位为坎德拉（cd ）。
光亮度（V L ）是指光源在某方向的单位投影面积上，在单位立体角中发射的光通量，单位坎德拉每平方米（cd/m 2）。
照度（v E ）是指投射到单位面积的光通量v v d E dA Φ= ，单位为流明每平方米（lm/m 2）2.2 试述光照度余弦定律和朗伯定律的含义。
解：光照度余弦定律具体描述为：任意表面上的照度随该表面法线与辐射能传播方向之间的夹角余弦变化。
光照度余弦定律又称为布给定律。
朗伯定律具体描述为：当被光照的表面是理想漫反射表面时（朗伯辐射表面），则由该表面辐射的光强也服从余弦定律，即朗伯辐射表面在某方向辐射光强随该方向和表面法线之间夹角余弦而变化： 0cos I I θθ= 式中，0I 是理想漫反射表面法线方向上的光强；I θ是与法线方向夹角为θ方向的辐射光强。
此时又称为朗伯余弦定律。
2.5 某光源功率为100W ，发光效率为10lm/W,发散角为90°，设光在发散角内均匀。
求该光源的光通量、发光强度，距离光源1m 处与光源指向垂直的平面上的光照度，该平面上0.1s 内的曝光量。
解：（1）∵光源的功率为100W,且发光效率为10lm/W∴光通量∅v=100×10=1000lm（2）∵球体立体角为4π又∵光源的发散角为90°即为球体立体角的四分之一∴光源的发射立体角为π且I v=d∅v dΩ=1000π即光亮度为1000πcd（3）∵光照度E v=d∅v dA其中A=πr2=1×π=π∴照度E v=d∅v dA=1000πlx（4）∵曝光量是照度在时间上的积分0.101000π=100πlx∙s即H v=∫E v dt=0.1×第三章光电测量系统中的光源与光源系统3.1表征光源质量的基本参数有哪些 ?答：表征光源质量的基本参数有如下几个：φ与产（1）发光效率。
光电技术与应用作业指导书第1章光电技术概述 (3)1.1 光电技术基本概念 (3)1.2 光电技术发展历程与趋势 (3)1.3 光电技术的主要应用领域 (3)第2章光的传播与变换 (4)2.1 光的波动性描述 (4)2.2 光的传播方程 (4)2.3 光的变换技术 (4)第3章光电探测器 (5)3.1 光电探测器原理 (5)3.2 常见光电探测器 (5)3.3 光电探测器的功能评价 (5)第4章光电发射器件 (6)4.1 光电发射原理 (6)4.2 常见光电发射器件 (6)4.2.1 光电管 (6)4.2.2 光电倍增管 (6)4.2.3 太阳能电池 (7)4.3 光电发射器件的应用 (7)4.3.1 光通信 (7)4.3.2 光电检测 (7)4.3.3 太阳能利用 (7)4.3.4 其他应用 (7)第5章光电显示技术 (7)5.1 光电显示原理 (7)5.1.1 发光原理 (7)5.1.2 液晶显示原理 (8)5.2 常见光电显示器件 (8)5.2.1 LED显示屏 (8)5.2.2 液晶显示屏（LCD） (8)5.2.3 有机发光二极管显示屏（OLED） (8)5.2.4 等离子显示屏（PDP） (8)5.3 光电显示技术的发展趋势 (8)第6章光通信技术 (9)6.1 光通信原理 (9)6.1.1 光通信概述 (9)6.1.2 光的传播特性 (9)6.1.3 光的调制与解调 (9)6.2 光纤通信系统 (9)6.2.1 光纤概述 (9)6.2.2 光纤的种类与特性 (9)6.3 光通信网络技术 (10)6.3.1 波分复用技术 (10)6.3.2 光开关与光交换技术 (10)6.3.3 光网络的结构与拓扑 (10)6.3.4 光通信网络的管理与控制 (10)第7章光电测量技术 (10)7.1 光电测量原理 (10)7.2 常见光电测量方法 (10)7.2.1 光电效应法 (10)7.2.2 光谱分析法 (11)7.2.3 干涉法 (11)7.3 光电测量系统的功能评价 (11)7.3.1 灵敏度 (11)7.3.2 精确度 (11)7.3.3 稳定度 (11)7.3.4 响应速度 (11)7.3.5 抗干扰能力 (12)第8章光电成像技术 (12)8.1 光电成像原理 (12)8.1.1 光电器件的感光原理 (12)8.1.2 光电转换原理 (12)8.1.3 信号输出原理 (12)8.2 光电成像器件 (12)8.2.1 光电传感器 (13)8.2.2 成像器件 (13)8.2.3 光电探测器 (13)8.3 光电成像系统的应用 (13)8.3.1 工业检测 (13)8.3.2 医疗影像 (13)8.3.3 安全监控 (13)8.3.4 航天遥感 (13)8.3.5 通信与显示 (13)8.3.6 其他应用 (14)第9章光电传感器技术 (14)9.1 光电传感器原理 (14)9.2 常见光电传感器 (14)9.3 光电传感器在自动化领域的应用 (14)第10章光电技术的创新与发展 (15)10.1 光电技术新兴领域 (15)10.1.1 光量子计算 (15)10.1.2 光电传感器 (15)10.1.3 光通信技术 (15)10.1.4 光电显示技术 (16)10.2.1 集成化和微型化 (16)10.2.2 绿色环保 (16)10.2.3 跨学科融合 (16)10.3 光电技术在我国的应用前景与挑战 (16)10.3.1 应用前景 (16)10.3.2 挑战 (16)第1章光电技术概述1.1 光电技术基本概念光电技术是指将光与电相结合，通过对光的产生、传输、调制、检测和转换等过程的研究与应用，实现信息获取、处理和传输的技术。
题目一：光电效应图分析与解答从该图可大致判断其为光电效应的解释图，其描述简单直观，但其不够完整性，不能够很好的解释光电效应，结合该图，从正反面力争把光电效应解释完整。
首先说明定义光电效应。
定义：光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。
这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。
光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。
前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。
后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应其次从正面角度说，该图描述了一种外光电效应的现象。
定义：在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象叫做外光电效应。
外光电效应的方程式为hυ=(1/2)mv^2+ I+W，式中(1/2)mv^2是脱出物体的光电子的初动能，金属内部有大量的自由电子，这是金属的特征，因而对于金属来说，这项可以略去，爱因斯坦方程成为hυ=(1/2)mv^2+W 假如h υ<W,电子就不能脱出金属的表面。
对于一定的金属，产生光电效应的最小光频率(极限频率) u0。
由hυ0=W确定。
相应的极限波长为λ0=C/υ0=hc/W。
发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加，因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。
算式在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式：光子能量= 移出一个电子所需的能量+ 被发射的电子的动能代数形式：hf=φ+Em φ=hf0 Em=(1/2)mv^2 其中h是普朗克常数，h = 6.63 ×10^-34 J·s，f是入射光子的频率，φ是功函数，从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，f0是光电效应发生的阀值频率，Em是被射出的电子的最大动能，m是被发射电子的静止质量，v是被发射电子的速度。
从图中可以发现，此时的有足够频率的光照在了物体上，E，能够产生大于逸出功W，即能够使得大于光电发射的阈值th电子则从物体中溢出。
第二章 光电测量的光学基础2.1 试述光通量、发光强度、和光照度的定义和单位。
解：光通量（v Φ）又称光功率，是指发光强度为v I 的光源在单位立体角内的辐射通量，即v v d I d Φ=Ω，其单位为流明（lm ）。
发光强度为（v I ）是指点辐射源在给定方向上的单位立体角内辐射的光通量，即vv d I d Φ=Ω，其单位为坎德拉（cd ）。
光亮度（V L ）是指光源在某方向的单位投影面积上，在单位立体角中发射的光通量，单位坎德拉每平方米（cd/m 2）。
照度（v E ）是指投射到单位面积的光通量v v d E dA Φ= ，单位为流明每平方米（lm/m 2）2.2 试述光照度余弦定律和朗伯定律的含义。
解：光照度余弦定律具体描述为：任意表面上的照度随该表面法线与辐射能传播方向之间的夹角余弦变化。
光照度余弦定律又称为布给定律。
朗伯定律具体描述为：当被光照的表面是理想漫反射表面时（朗伯辐射表面），则由该表面辐射的光强也服从余弦定律，即朗伯辐射表面在某方向辐射光强随该方向和表面法线之间夹角余弦而变化： 0cos I I θθ= 式中，0I 是理想漫反射表面法线方向上的光强；I θ是与法线方向夹角为θ方向的辐射光强。
此时又称为朗伯余弦定律。
2.5 某光源功率为100W ，发光效率为10lm/W,发散角为90°，设光在发散角内均匀。
求该光源的光通量、发光强度，距离光源1m 处与光源指向垂直的平面上的光照度，该平面上0.1s 内的曝光量。
解：（1）∵光源的功率为100W,且发光效率为10lm/W∴光通量∅v=100×10=1000lm（2）∵球体立体角为4π又∵光源的发散角为90°即为球体立体角的四分之一∴光源的发射立体角为π且I v=d∅v dΩ=1000π即光亮度为1000πcd（3）∵光照度E v=d∅v dA其中A=πr2=1×π=π∴照度E v=d∅v dA=1000πlx（4）∵曝光量是照度在时间上的积分0.101000π=100πlx∙s即H v=∫E v dt=0.1×第三章光电测量系统中的光源与光源系统3.1表征光源质量的基本参数有哪些 ?答：表征光源质量的基本参数有如下几个：φ与产（1）发光效率。
它是指在给定的波长范围内，某一光源所发出的光通量v生该光通量所需要的功率i p之比；（2）寿命。
光源的寿命是指灯及其电源的无故障工作时间，评价的指标有全寿命、平均额定寿命和有效寿命；（3）光谱功率谱分布。
光源输出的功率与光谱有关，即与光的波长λ有关，称为光谱的功率分布；（4）空间光强分布特性。
由于光源发光的各向异性，许多光源的发光强度在各个方向是不同的。
若在光源辐射光的空间某一截面上，将各方向发光强度的矢量的端点连线，就得到该光源在该截面的发光强度曲线，称为配光曲线；（5）光源光辐射的稳定性。
光辐射的稳定性是指光源出射光的功率或者光的频率保持随时间恒定不变的能力；（6）光源的色温和显色性。
辐射源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温；显色性是指光源的光照射到物体上所产生的客观效果。
3.4 说明半导体发光器的工作原理。
它有什么特点和应用答：原理：PN结正向偏压时P区空穴和N区电子向对方扩散运动，在PN结附近产生导带电子和价带空穴的复合，释放出与材料性质有关的复合能量，此能量会以热能或光能的形式辐射出来。
辐射光的波长取决于半导体材料的禁带宽度。
特点和应用：LED的主要优点是低功耗和长寿命带来的经济效益，其次是体积小、坚固耐用、抗冲击和启动快。
起初只用作各种电气和电子设备的彩色指示灯，随着其高亮度化和多色化已发展到用作信号灯和通用照明灯。
在光电测量中也因其经久耐用而广泛用为光源。
3.5 氦-氖激光器有什么特点及其使用要点？答：特点：单色性、方向性好；输出功率和频率控制得很稳定，因此是精密计量中应用最广泛的一种激光器。
使用要点如下：（1）注意激光的模态：在使用He-Ne激光器作为光电测量的光源时，一般都选用单模激光。
（2）功率：光电测量中所用的He-Ne激光光源功率一般都在0.3毫瓦到十几毫瓦之间。
如果测量系统需要多次分光，为保证干涉场具有足够的照度和信噪比可用光功率略大些的激光器。
（3）稳功率和稳频：He-Ne激光器输出的功率变化比较大，当作非相干测量的光源时，由于光电器件直接检测入射于其光敏面上的平均光功率，这时光源的功率波动对测量影响很大。
（4）激光束的漂移：虽然He-Ne激光器具有很好的单色性和方向性，但它也是有漂移的，尤其是用作精密尺寸测量和准直测量时尤应注意。
3.6 半导体激光器有什么特点及其使用要点。
答：半导体激光器特点：半导体激光器简称LD，它是用半导体材料制成的面结型二极管。
半导体材料是LD的激活物质，在半导体的两个端面精细加工磨成解理面而构成谐振腔。
给半导体施以正向外加电场，而产生电激励。
由于解理面谐振腔的共振放大作用实现受激反馈，半导体激光器的输出功率和注入电流在一个很大范围内，存在线性关系。
其输出的波长范围与工作物质材料有关，从紫外到红外均可发光。
以及体积小，重量轻，运转可靠，耗电少，效率高等特点。
使用要点：（1） LD发出的光束是近似高斯光束，光束截面与激活介质的横截面一样是矩形，发散角又较大，因此用LD作为平行光照明时应该用柱面镜将光束整形，再用准直镜准直。
（2）频率稳定性：由于其相干性较差，因此用LD作相干光源且测量距离较大时，必须对LD稳频。
（3）调频：由于改变LD的注入电流会使LD的输出频率产生变化。
如果注入电流是按某一频率变化规律变化的，那么输出的激光将被调频。
这种调频在LD内部实现，称为内调制。
由此原理制成的半导体激光器可用于外差测量。
应注意的是，以上调频的同时伴随着LD输出功率的改变，以此应注意功率变化对测量的影响。
第四章 光电测试常用器件4.1 试述光谱灵敏度与积分灵敏度，探测度与比探测度的定义与异同点。
答：光谱灵敏度又叫做单色灵敏度，用来表示光电传感器对单色辐射的入射光的响应能力。
用S （λ）表示：单色电压灵敏度：单色电流灵敏度： S I (λ)=I (λ)/Φ(λ)积分灵敏度表示探测器对连续入射光辐射的反应灵敏度。
电流（或电压）积分灵敏度：噪音等效功率NEP 倒数D 为光电器件探测度：与归一化噪声等效功率相应的归一化探测度又称为比探测度用D*表示：4.3 探测器的D*=1011cm·Hz 1/2·W -1，探测器的光敏面的直径为0.5cm ，用f=5×103Hz 的光电仪器，它能探测的最小辐射功率为多少？解：最小功率为： 103.1310NEP W −×s n v n /1U U S D NEP U ===Φ1/2*1/21/2d s n v d d *n ()/1()()NEP NEP A f U U S D A f A f U ∆===∆=∆Φ()()()V S U λλλ=Φ()()()010d I S S λλλλλλ∞=ΦΦ∫∫4.4 为什么负电子亲和势光电阴极材料的量子效率高？而且光谱范围课扩展到近红外区？答：因为负电子亲和势光电阴极NEA发射体导带底的店子能量高于真空能级，且冷电子的平均寿命较长，因为体内冷电子能量仍高于真空能级，所以它们运动到真空界面时，可以很容易逸出，且NEA的逸出深度可达1000nm，扩展到近红外区。
4.5 试述光电倍增管的工作原理，设管中有n个倍增极，每个倍增极的二次电子发射系数均为δ，试证明电流增益G=δn。
答：（1）光电倍增管由光电发射阴极K（光阴极）、聚焦电极、电子倍增极D和阳极A（电子收集极）组成。
管内真空度为10-4Pa。
当能量足够高光子照射到光电阴极时，将发生光电效应向真空中激发出光电子；光电子在聚焦极电场作用下进入倍增系统，通过进一步的二次电子发射得到倍增放大；放大后的电子被阳极收集形成电流或电压信号输出。
（2）因为，倍增系数μ等于各倍增电极的二次发射系数δ的乘积，由于每个倍增级的二次发射系数均为δ，故，μ=δn，则，I A=I Kδn,所以电流增益：G=I A I K⁄=δn。
4.7什么是光电发射效应？光电发射和二次电子发射有何不同？答：（1）金属或半导体在光的照射下吸收光子激发出自由电子，当吸收的能量足以克服原子核对电子的束缚时，电子就会脱离原子核逸出物质的表面，这就是物质的光电发射现象，也称为外光电效应。
（2）光电发射，一般的情况下十个光子也就是能激发出一个电子，而二次电子发射，则有可能一个电子激发出2—10个电子，因此二次电子发射具有放大电流的功能，而光电发射则是把光子转化成了电子，这个转化效率叫做量子效率，一般会低于20%，这个效率取决于金属的材料以及入射的波长等因素。
4.8设光电倍增管有10个倍增极，所有倍增极的二次电子发射系数δ=4，阴极灵敏度Sk=20μA/lm ,阳极电流不超过100μA时，试估算入射于阴极的光通量的上限。
解：∵I A=ϕλs kδn∴入射光通量ϕλ=I A s kδn=10020×410=4.77×10−6lm故入射于阴极的光通量上限为4.77×10−6lm。
4.9使用光敏电阻时应注意哪些问题？答：光照变化引起半导体材料电导变化的现象称为光电导现象。
它是光电导器件工作的物理基础。
半导体无光照时为暗态，此时材料具有暗电导；有光照时为亮态，此时具有亮电导。
如果给半导体材料外加电压，通过的电流有暗电流与亮电流之分。
亮电导G l与暗电导G d之差称为光电导G p：G p=G l−G d=(σl−σd)S L⁄=∆σS L⁄∆σ为光致电导率的变化量，亮电流与暗电流之差称光电流I p：I p=I l−I d=(G l−G d)U=G p U=∆σSU L⁄G——样品电导；下标d代表暗态；下标l代表亮态；σ——半导体材料电导率；S——样品横截面面积；L——样品长度；U——外加电压。
4.12已知CdS光电导探测器的最大功耗为50mW，光电导灵敏度Sg=0.5×10-6S/lx，暗电导g0=0，若给CdS光电导探测器加偏置电压25V，此时入射到CdS光电导探测器上的极限照度为多少勒克司？解：光敏电阻最大功耗：偏置电压：最大电流：光敏电阻的光电导：所以极限照度：故此时入射到CdS 光电导探测器上的极限照度为160勒克司4.14写出光照下光伏器件的P-N 结电流方程，并给出短路电流与开路电压的表达式。
答：（1）光伏光照下的PN 结电流方程：与热平衡时比较，有光照时，PN 结内将产生一个附加电流（光电流）I p ，其方向与PN 结反向饱和电流I o 相同，一般I p ≥I 。
