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第1章 光电检测基础知识1. 光辐射的度量2. 物体的热辐射3. 半导体基础知识4. 光电效应 光辐射：• 光的最基本理论:光是电磁波,具有波粒二象性。
• 光的本质是物质，它具有粒子性. • 光子的能量： E= h v式中, h 为普朗克常数（6.626×10-34J·s ）；v 为光的振动频率(s-1)；• 光在真空中的传播速度（ c =3×108m·s-1）。
• 光的量子性成功地解释了光与物质作用时引起的光电效应，而光电效应又充分证明了光的量子性。
图1为电磁波按波长的分布及各波长区域的定义（称为电磁波谱）。
电磁波谱的频率范围很宽，涵盖了由宇宙射线到无线电波（102～1025Hz ）的宽阔频域。
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10-9～10-3m 的范围。
在这个范围内，只有0.38～0.78μm 的光才能引起人眼的视觉感，故称这部分光为可见光。
1.光辐射的度量光辐射的度量有两种方法:辐射度学参量:一种客观的度量方法, 适用于整个电磁谱区.光度学参量:是主观的计量方法,以人眼见到的光对大脑的刺激程度来对光进行计量的方法,适用于可见光谱区.人眼对不同波长的辐能有不同的灵敏度,不同波长的可见光即使辐射功率相同,引起的视觉感受强度不同.为了区分,辐射度和光度学量分别加角标”e ”和 “v ”表示. (1) 辐（射）通量和光通量• 辐通量Φe ：以辐射形式发射、传播或接收的功率；或者说，在单位时间内，以辐射形式发射、传播或接收的辐（射）能。
又称辐（射）功率。
• 其计量单位为瓦（W ）。
• 光通量Φv ：从数量上描述电磁辐射对视觉的刺激强度；单位时间内，人眼所感受到的光能。
与辐射波长及人眼的视见函数有关。
• Φv 的计量单位为流(明)（lm ）。
显然，辐（射）通量对时间的积分称为辐（射）能，而光通量对时间的积分称为光红外 紫外 可见光 1015618219 121010101010 1010 324f /Hz图1 电磁辐射光谱的分布X 射线 Γ射线近红外 远红外电磁波能。
实验一光敏电阻特性参数测量及暗光街灯实验一、实验目的：1、了解光敏电阻的电阻特性，掌握光敏电阻的伏安特性及其随光照强度的变化规律。
2、利用光敏电阻的电阻变化特性，将之作为街灯自动点亮与熄灭的传感器件，掌握基于光敏电阻的暗光街灯的工作原理及应用。
二、实验原理：光敏电阻是最典型的光电效应器件，即其电导率随光照强度而发生变化。
半导体光电导器件是利用半导体材料的光电导效应制成的光电探测器件。
本实验旨在测定光敏电阻在不同光照环境下的电阻值，并测定其伏安特性随光照强度的变化规律。
根据实验测定，光敏电阻的电阻值随光亮度的增大而迅速减小。
利用这一特性，设计了暗光街灯演示实验。
其原理是当环境变暗时光敏电阻的阻值增大，当亮度降低到一定值时，即光敏电阻值增大到某一阈值时，光电传感电路系统自动点亮小灯泡，从而到达与暗光街灯相似的目的。
三、实验所需单元：直流稳压电源，光敏电阻，数字电压表，电流〔毫安〕表，暗光街灯电路，小灯泡〔负载〕，万用表。
四、实验步骤：〔一〕光敏电阻特性测试图1.1 暗、亮电阻的测定图1.2 伏安特性测量电路(1) 光敏电阻的暗、亮电阻测定。
如图3.1所示，用万用表从光敏电子两端测定它在不同光照条件下的电阻值，将测得的结果填入表格。
(2) 光敏电阻伏安特性测定。
按图1.2所示连接各元件和单元，检查连接无误后，开启电源。
用一挡光物〔如黑纸片或瓶盖〕遮住光敏电阻〔视为全暗〕，分别接插不同的电压U值〔可调电压的获取：通过面板“电机控制1”或“电机控制2”的Vin输入5V，V out可输出如0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0V等不同电压值〕，利用电流表测定流过光敏电阻的电流值I，数字电压表测定U值。
改变光敏电阻的光照强度〔如全暗、日光灯、手电筒、激光照射〕，重复测定I与U的关系，可得到图1.3所示的伏安特性关系曲线族。
(3) 分析上述测量结果，进一步了解光敏电阻的光敏特性，掌握其中的变化规律。
§1-２ 基本技术指标一． 测量范围仪器最大测量位置与起始测量位置之间所代表的被测量的值。
是个有效工作范围。
例如：游标卡尺 起始测量值 0mm最大测量值 150mm测量范围 =150－0=150mm二． 示值范围仪器读数装置所能代表的最大被测量值。
又叫量程。
绝对测量中，测量范围与示值范围是一回事。
比较测量中（相对测量中），测量范围可以远远大于示值范围。
接触式干涉仪示值范围4.5μm; 测量范围可以达到几十毫米。
三． 仪器的放大倍数光学、机构、电路各部分放大率之积：电电机光ββββ**=**=a bl l M '例：液面监测系统结论：M ↗；灵敏阈s↙；灵敏度（1/s）↗。
灵敏度与系统的光机电算精度有关。
灵敏阈大小应与分划值匹配（比分划值小一点）；灵敏阈大，分划值小没意义；灵敏阈太小，引起示值不稳定。
§1-3 基本组成一． 光电系统二．光电检测系统 （长度、角度、光谱测量） １． 照明（自发光、可见、不可见）２． 基准：玻璃刻尺；光波波长（1米=1533164.13×λR ）λR =0.64384696μm （镉红光波长）；光栅（栅距）；晶振（时间、频率）３． 瞄准系统４． 读数系统 游标，电子读数５． 信号处理系统人脑、眼； 电子及计算机处理系统６． 计算机计算与检测控制系统（CPU 与接口） ７． 显示部分（LED 、LCD 等）８． 精密机械定位与运动系统：抗振动、抗恶劣环境。
2接触、非接触。
