【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是人眼主觀色度感覺(jué)上把光源作為一定溫度的黑體來(lái)描述。根據(jù)色度學(xué) ,色具有同色異譜 的性質(zhì) ,即相同的顏色可由具有不同的光譜能量分布特性的光構(gòu)成。但對(duì)具有不連續(xù)光譜的發(fā)射體或具有連續(xù)光譜但其光譜能量分布特性與黑體相差甚大的發(fā)射體 ,也可用色溫來(lái)描述。即 具有線狀光譜或帶狀光譜特征的光源 也能用色溫來(lái)描述。 姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 第 7 頁(yè) 共 14 頁(yè) 《光電技術(shù)》練習(xí)冊(cè) 武漢理工大學(xué)物理系制 2. 試比較鹵鎢燈、超高壓短弧氙燈、氘燈和超高壓汞燈的發(fā)光性能。在普通紫外 可見(jiàn)光光度計(jì)(200nm～ 800nm)中，應(yīng)怎樣選擇照明光源？ 答 ： 汞燈的分為低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈；汞燈的發(fā)光特性：汞的氣壓越高，汞燈的發(fā)光效率也越高，發(fā)射的光也由線狀光譜向帶狀光譜過(guò)度。超高壓汞燈：汞蒸氣氣壓 為（ 1020） MPa。光譜線較寬，形成連續(xù)背景，可見(jiàn)區(qū)偏藍(lán)，紅外輻射增強(qiáng)。常作為點(diǎn)光源用于光學(xué)儀器、熒光分析和光刻技術(shù)等。 氙燈光譜分布與日光接近，色溫 6000K，亮度高，壽命可達(dá) 1000 h。短弧氙燈：電極間距在數(shù)毫米量級(jí)，工作氣壓為 1～ 2 MPa，是很好的日光色點(diǎn)光源，常用于電影放映、彩色攝影、照相制版、模擬日光等場(chǎng)合。 氘燈的 紫外線輻射強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)，因此常用作各種紫外分光光度計(jì)的連續(xù)紫外光源。 鹵鎢燈 光譜分布與日光接近 、 發(fā)光效率 高、 色溫 穩(wěn)定、幾乎無(wú) 光衰 。 在紫外分光光度計(jì)中，通常 紫外區(qū)選擇 使用 氘燈、紫外汞 氙燈等紫外輻射較強(qiáng)的光源， 可見(jiàn)區(qū)選擇超高壓短弧氙燈，紅外區(qū)選擇超高壓汞燈。 3. 為什么說(shuō)發(fā)光二極管的發(fā)光區(qū)在 PN結(jié)的 P 區(qū)？這與電子、空穴的遷移率有關(guān) 嗎？ 答 ： 對(duì)于 PN結(jié)注入發(fā)光的發(fā)光二極管，當(dāng) PN結(jié)處于平衡位置時(shí)，存在一定的勢(shì)壘區(qū)。當(dāng)加正向偏壓時(shí)， PN結(jié)區(qū)勢(shì)壘降低，從擴(kuò)散區(qū)注入的大量非平衡載流子不斷地復(fù)合發(fā)光，并主要發(fā)生在 P區(qū)。這是因?yàn)榘l(fā)光二極管在正向電壓的作用下，電子與空穴做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即電子由 N區(qū)向 P區(qū)運(yùn)抵，而空穴向 N區(qū)運(yùn)動(dòng)。但由于電子的遷移率 N? 比空穴的遷移率 P? 高 20倍左右，電子很快從 N區(qū)遷移到 P區(qū)，因而復(fù)合發(fā)光主要發(fā)生在 P區(qū)。 4. 發(fā)光二極管的發(fā)光光譜由哪些因素決定？ 答 ： LED 的發(fā)光光譜指 LED 發(fā)出光的相對(duì)強(qiáng)度 (或能量 )隨波長(zhǎng) (或頻率 )變化的分布曲線。它直接決定著發(fā)光二極管的發(fā)光顏色，并影響它的發(fā)光效率。發(fā)射光譜的形成由材料的種類、性質(zhì)及發(fā)光中心的結(jié)構(gòu)所決定，而與器件的幾何形狀和封裝方式無(wú)關(guān)。描述光譜分布的兩個(gè)主要參量是它的峰值波長(zhǎng)和發(fā)光強(qiáng)度的半寬度。 5. 溫度為 300K時(shí)， GaAs發(fā)光二級(jí)管的帶隙為 ，與溫度的關(guān)系為 41/ 4 .5 1 0gd E d T eVK= ? 。如果溫度改變 10℃ ，發(fā)射波長(zhǎng)變化為多少？ 答：g39。 4 1gg39。39。39。 4 4= 2 , 73 24 。 10 2 2 10 e 10 15 5 4 4 76 。 6 nm1 , 41 55gggE e V m mEE E E e V VK K e VmmEl m ml m m l l l= = == + D = 創(chuàng) == = = D = =n n n 39。 4 1gg39。39。39。101 1 = 10 e 10 = 5 481 51 1 nmggE E E e V VK K e VmmEl m ml l l= + D 創(chuàng)= = =D = = n n n 姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 第 8 頁(yè) 共 14 頁(yè) 《光電技術(shù)》練習(xí)冊(cè) 武漢理工大學(xué)物理系制 第 4 章 光電導(dǎo)探測(cè)器 一、選擇題（單選或多選） （ BCDE） A．鍺摻汞 E 碲鎘汞 （ B） D 勒克斯 （ A） ~365nm ~700nm ~1100nm D 1~7um （ B） ~365nm ~700nm ~1100nm D 1~7um （ D） ~365nm ~700nm ~1100nm D ~3um 6. 常溫碲化銦光電導(dǎo)器件的光譜響應(yīng)范圍為（ C） ~365nm ~700nm ~ D ~3um （ B）。 二、判斷題 1. 電導(dǎo)器件在方波輻射的作用下，其上升時(shí)間大于下降時(shí)間。 (錯(cuò) ) 2. 某光電導(dǎo)器件的 γ值時(shí)，背景光照越強(qiáng)，其 γ值越小。 (對(duì) ) 3. 光敏電 阻的阻值與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度升高光敏電阻的阻值也隨之升高。 (錯(cuò) ) 4. 光敏電 阻的恒壓偏置電路比恒流偏置電路的電壓靈敏度要高一些。 (錯(cuò) ) 三、計(jì)算題 1. 設(shè)某只 CdS 光敏電阻的最大功耗為 30mW，光電導(dǎo)靈敏度 6gS =2 10?S/lx，暗電導(dǎo)為零。試求當(dāng) CdS 光敏電阻上的偏置電壓為 20V 時(shí)的極限照度。 答 ： 由式 rpgI USE= 得 最大照度22P 2ggIPE ( ) ( )U S U S=== lx。 最小照度 P 2ggIPE US U S== = lx 2. 如圖所示，設(shè)光敏電阻的光電導(dǎo)靈敏度為 5gS =2 10?S/lx， LR =2kW ， bU =30V。若光敏電阻所受的光照度 e=15+2sin t(lx)? ，求負(fù)載電阻 LR 輸出的 交流電壓有效值 LU 。 答： 根據(jù)圖 422，可以得到等效電路圖，如下圖所示： R LRI P 首先求光敏電阻阻值：平均光電導(dǎo)為 54p 0 gG S E 2 1 0 1 5 3 1 0 S== 創(chuàng) =? R LU bR U LI 姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 第 9 頁(yè) 共 14 頁(yè) 《光電技術(shù)》練習(xí)冊(cè) 武漢理工大學(xué)物理系制 則光電阻為 p 0 p 0R 1 / G k= = W 求光敏電阻兩端電壓 b p 0 L p 0U U R / ( R R ) 30 / ( 2 ) V= + = ? = 求交流光電流 5pgi S U 2 1 0 1 8 .7 2 s i n t 0 .7 5 s i n t ( m A )ww= F = 創(chuàng) ? 求負(fù)載電阻的交流電壓有效值：光電流分流到 0( / / ) / 2 ( 2 / / ) / 2 P L PU i R R V= = ? 3. 在如圖所示的電路中，已知 bR=820Wb ， eR = ， WU =4V ，光敏電阻為pR，當(dāng)光照度為40 lx 時(shí)輸出電壓為 6V， 80 lx 時(shí)為 9V。設(shè)該光敏電阻在 30~100 lx 之間的 ? 值不變。試求： (1)輸出電壓為 8V 時(shí)的照度。 (2)若 eR 增加到 6kW ，輸出電壓仍然為 8V，求此時(shí)的照度。 (3)若光敏面上的照度為 70 lx，求 eR= 與 eR=6kW 時(shí)輸出的電壓。 (4)求該電路在輸出電壓為 8V時(shí)的電壓靈敏度。 答 ： 根據(jù)圖示為恒流偏置電路，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流 b b wwbUU 8I 9 .8 m AR 8 2 0= = ? 滿足穩(wěn)壓管的工作條件 (1) 當(dāng) wU= 4V時(shí)，w b ee 3eUU 4 0 .7I 1 m AR 3 .3 * 1 0 = = = 由bb 0peUUR I= 得輸出電壓為 6伏時(shí)電阻 1R= 6KW， 輸出電壓為 9伏時(shí)電阻 2R= 3K? ，故1221lg R lg Rr lg E lg E= =1； 輸出電壓為 8V時(shí)，光敏電阻的阻值為bb 0peUUR I= =4KW， 代 入 1221lg R lg Rr lg E lg E= 解得 E=60lx (2) 與（ 1） 類似 ，得到 E=34lx（ 一個(gè) E對(duì)應(yīng)一個(gè) R） (3) 當(dāng) eR =W時(shí)， eI 1mA,= r=1, PR 6K=W 解得 pR =W 0 bb e pU U I R= =。當(dāng) eR 6K=W時(shí)， eI ,= 0 bb e pU U I R= = (4) 電路的電壓靈敏度v U 8