光电综合习题解答.ppt
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1、光电技术综合习题解答 n一、选择最适当的填入括号中(单选) 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。 APMTBCdS光敏电阻 C2CR42硅光电池D3DU型光电三极管 若要检测脉宽为10-7S的光脉冲,应选用(A )为光电变换器件 。 APIN型光电二极管B3DU型光电三相管 CPN结型光电二级管D 2CR11硅光电池 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 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
2、地( B)。 A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 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 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 n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0.5 cm2,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
3、对标准钨丝灯所张的立体角 再计算光电探头所接收的光通量 v=EvA=1000.5 cm2=5.010-3(lm) 因而可以计算出灯在该方向上的发光强度Iv Iv=v/=5.010-3/1.2510-5=400(cd) n三、今测得某液态金属辐射体的光谱辐射峰值波长 m=0.7245m,试求该液态金属的温度T、峰值光谱辐 射出射度Me,S,m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 m=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0.6328m的 光
4、束,均匀地投射到0.8cm2的白色屏幕上。已知屏幕的反射系数 为0.96,设光速C= 3108m/s,普朗克常数 h = 6.62610-34js ,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,m和总辐射出射度Me为 Me,s,m= 1.30910-18T5 = 1.34(Wcm-2nm-1) Me=T4 = 5.6710-1240004 = 1.45103(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
5、:先将氦氖激光器输出单色辐射的辐射功率转换为光通量v v=KmV()e=6830.235610-3=0.963(lm) 白色屏幕上的光照度应为 Ev=v/S=0.963/0.810-4=1.20104 (lx) 幕的反射光出射度为 Evr=r Ev=0.961.20104 =1.15104 (lx) 幕每秒钟吸收的光子为 (个/秒) 五、GDB20的阴极光照灵敏度为60A/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4A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75K
6、,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? (3) 已知GDB20的倍增极为Cs3Sb材料,倍增系数为 =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G G=Sa/Sk=100/(6010-6)=1.67106 Ia=kSkG , kmax= Iam/SkG =(410-6)/( 6010-61.67106) =3.9910-8(lm) (2) 设照度变化引起的输出电压变化为U
7、U =(0.25-0.1) 10-3=0.1510-3 (V) 阳极电流的变化为 Ia =U/Ra =0.1510-3/75103=210-9 (A) 阴极电流的变化为 Ik =Ia /G =1.210-9/1.67106=1.210-15 (A) 阴极的光通量变化为 v k =Ik / Sk= 1.210-15/ 6010-6 =210-11(lm) 阴极的光照度变化为 Ev k =v k / S =v k / (D2)/4 =210-11/ 1.7610-4 =1.1310-7(lx) (3) 它的供电电压应为 G =N=(0.2(UDD) 0.7)11=1.67106 由此解出UDD为
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