作業(yè)和測驗(yàn)純凈版

1、第一次作業(yè)1. 設(shè)：點(diǎn)輻射源的輻射強(qiáng)度為I;源到被照表面P點(diǎn)的距離為d （P點(diǎn)為小面元dA）;小面元dA的法線與到輻射源之間的夾角為， 求：點(diǎn)輻射源在P點(diǎn)產(chǎn)生的照度 2. 在距離標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈2m遠(yuǎn)處放置一個(gè)照度計(jì)探頭，已知探頭的光敏面積為0.5 cm2，若照度計(jì)測得的最大照度為100(lx)，試求 （1） 標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈在該方向的發(fā)光強(qiáng)度為多少？（2） 所發(fā)出的全空間光通量為多少？3若被探測物體的溫度為1000K，則所用探測器的最佳波長為？4.已知某種光電器件的本征吸收長波限為1.4µm，則該材料的禁帶寬度為？5 某輸出功率為6mW的氦氖激光器，發(fā)出波長為0.6328m的光束，均勻地投射到

2、0.8cm2的白色屏幕上。已知屏幕的反射率為0.96，設(shè)光速C= 3´108m/s，普朗克常數(shù) h = 6.626´10-34J·s ，氦氖激光的視見函數(shù)V(6328) = 0.268， 試求：（1）幕的光照度為多少lx？ （2）幕的反射出射度為多少lx？ （3）幕每秒鐘接收多少個(gè)光子？第二次作業(yè)1. 簡述光電效應(yīng)和熱電效應(yīng)的定義和分類，并比較效應(yīng)的主要異同點(diǎn)。2. 光電探測器性能參數(shù)包括哪些？至少列舉5條以上并釋義。3. 寫出比探測率D*的表達(dá)式并說明其物理含義。它和靈敏度有何關(guān)系？4. 書上第二章2-85. 書上第三章3-5第三次作業(yè)4-2，4-4，4-7，4

3、-11第四次作業(yè)5-4，5-8，5-9，6-2，6-81. 比較CCD圖像傳感器與CMOS圖像傳感器的特點(diǎn)（列出至少5個(gè)比較點(diǎn)）。2. 畫出128像素兩相雙溝道線陣CCD的輸出波形。（含5個(gè)時(shí)序脈沖：轉(zhuǎn)移柵脈沖、兩相脈沖、復(fù)位脈沖、輸出信號(hào)脈沖，注意關(guān)鍵時(shí)序點(diǎn)）第五次作業(yè)1. 最佳源電阻是信號(hào)源的參數(shù)，還是前放的參數(shù)。它的表達(dá)式是什么？式中各項(xiàng)代表什么？什么是噪聲匹配。2. 已知集成運(yùn)算OP07E的噪聲參數(shù)En10.3nV，In0.32pA，試計(jì)算應(yīng)用于Rs100k，及T300k時(shí)，其NF及值（k=1.38×10 -23J/K）3. 根據(jù)下列條件判斷那一種器件產(chǎn)生的等效輸入噪聲最?。?/p>

4、 a在Rs10k時(shí)，測出其NF20dB。 b在Rs1M時(shí)，測出其NF20dB。課堂測驗(yàn)一（1） 2mW的632.8nm的激光，平面發(fā)散角全角q=1mrad，發(fā)光毛細(xì)管直徑d=1mm，求激光光亮度。V(632.8)=0.2（2） 用公式證明：對同一個(gè)光源來說，光源離光照面越遠(yuǎn)，光照面上的照度越??；光源離光照面越近，光照面上的照度越大。 （3） 用公式證明：光源與光照面距離一定的條件下，垂直照射與斜射比較，垂直照射的照度大；光線越傾斜，照度越小。（4） 證明：朗伯輻射體的亮度與觀測角度無關(guān)。（5） 計(jì)算光源的光通量：某光源經(jīng)單色儀分光后，測出其光譜功率分布如下：P(400)=1mW，P(450)=

5、2mW，P(500)=3mW，P(550)=1mW，P(600)=8mW，P(650)=1mW，P(700)=2mW，P(750)=1mW，P(800)=3mW課堂測驗(yàn)二（1） 黑體溫度2000K時(shí)的峰值輻射波長為?（2） 某一探測器靈敏度為10A/W，噪聲電流為0.01A，信號(hào)電流為20 A，此探測器的噪聲等效功率（NEP）為？（3） 已知從鋁金屬逸出一個(gè)電子至少需要A = 4.2 eV的能量，若用可見光投射到鋁的表面，能否產(chǎn)生光電效應(yīng)？為什么？(普朗克常量h =6.63×10-34 Js，基本電荷e =1.60×10-19 C)（4） 照相機(jī)電子快門電路計(jì)算：Ubb12

6、V，Rw110 k， Rw210 k，C11µF，CdS光敏電阻在110lx之間的值不變，照度5lx時(shí)阻值為10 k，照度10lx時(shí)阻值為5 k，求景物照度為1 lx時(shí)快門的開啟時(shí)間。課堂測驗(yàn)三（1） 說明光電導(dǎo)效應(yīng)和光伏效應(yīng)的區(qū)別。（2） 比較普通光電PN二極管、PIN二極管和APD管在性能上的差異。（至少列出2個(gè)比較點(diǎn)）。（3） 請指出三種熱探測器的工作機(jī)理，用公式表達(dá)。（4） 光電倍增管GDB20的陰極光照靈敏度為60A/lm，陰極面的有效直徑為15mm，倍增級數(shù)為11級，陽極光照靈敏度為100A/lm，長期使用時(shí)陽極電流應(yīng)限制在4A以下。試問: 1） 長期使用時(shí)，光電倍增管陰

7、極面的極限入射光通量為多少？ 2） 設(shè)陽極電阻為75K，問輸出電壓由背景光為0.1mV變化到0.25mV情況下入射光的照度變化為多少lx？3） 若供電電壓的穩(wěn)定度只能做到0.01%，試問該P(yáng)MT變換電路輸出信號(hào)的穩(wěn)定度最高能達(dá)到多少？課堂測驗(yàn)四1. 光電二極管特性為：15lm 時(shí)，I=200mA，拐點(diǎn)電壓VM60V，電源電壓Vb200V，要求在線性區(qū)內(nèi)的負(fù)載電阻獲得最大的輸出電壓，求： a.負(fù)載電阻Rb？ b. 如果入射的最大光通量由15lm緩變?yōu)?lm時(shí)，求輸出電壓的變化量。2. 假設(shè)信號(hào)源頻率為10kHz，幅度為10nV的正弦波信號(hào)，先采用低噪聲前放進(jìn)行放大。前放輸入噪聲為5nV/。如果放

8、大器的噪聲帶寬為100kHz，電壓增益為1000，求：（1）經(jīng)過放大器后的信噪比。（2）如果在放大器后面接一個(gè)Q值為100，中心頻率為10kHz的帶通濾波器，求輸出信噪比。（3）如果在放大器后面接一個(gè)相敏檢測器PSD。其頻帶寬度僅為0.01Hz，求輸出信噪比。3. 若鎖定放大器參考信號(hào)正弦波頻率為1kHz，幅值為1V，積分電路的R0=1M，R1=100k，設(shè)輸入信號(hào)與參考信號(hào)相位差為，并設(shè)t>>T0，求：（1）當(dāng)輸入信號(hào)為f=1kHZ的正弦波，振幅VmA=1V，=180°，求輸出V0=？（2）輸入信號(hào)為f=2kHZ的正弦波，有效值1V，=0°，求輸出V0=？（3）輸入信號(hào)為f=0.2kHZ的方波，峰值為1V，=0°，求輸出V0=？ 課堂測驗(yàn)五（1） 列