思考题与习题 第8章

    8—1  什么叫外光电效应?由爱因斯坦光电效应方程式得出的两个基本概念是什么?

    8—2  什么叫内光电效应?什么叫内光电导效应和光生伏特效应?

    8—3  试述光电管的简单结构及其光谱特性、伏安特性、光电特性和暗电流的特点。

    8—4  试述光电倍增管的结构和工作原理与光电管的异同点。若入射光子为103个(1个  光子等效于1个电子电量)。光电倍增管共有16个倍增极，输出阳极电流为20A，且16个倍增极二次发射电子数按自然数的平方递增，试求光电倍增管的电流放大倍数和倍增系数。

    8—5  试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，给出什么情况应选用哪种器件最为合适的评述。

    8—6  光电效应器件中哪种响应快?比较内光电效应器件的频率特性。

    8—7  当采用波长为800~900nm的红外光源时，宜采用哪几种光电器件作为测量元件?为什么?

    8—8  试分别使用光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管设计一个适合 TTL电平输出的光电开关电路，并叙述其工作原理。

    8—9  假如打算设计一种光电传感器，用于控制路灯的自动亮灭(天黑自动点亮，天明自动熄灭)。试问可以选择那种光电器件?这里利用该光电器件什么特性?

    8—10  光电转速传感器的测量原理是将被测轴的转速变换成相应频率的脉冲信号，然后，测出脉冲频率即可测得转速的数值。试根据这一思路画出光电转速传感器的检测变换部分的工作原理示意图，图中的光电转换元件选用那种光电器件比较合适?为什么?

    8—11  利用光敏三极管和NPN硅三极管实现图8—38的控制电路，并叙述其工作过程。

    8—12  简述发光二极管的工作原理及其光谱特性。

    8—13  光电耦合器的基本结构是什么?光电耦合器有哪些优点?

    8—14  试叙述光纤传感器所用光纤的结构和传光原理。

8—15  什么是单模光纤和多模光纤?并叙述驻段和模的关系。

    8—16  在自由空间，波长λ0=500µm的光从真空进入金刚石(nd=2.4)。在通常情况下当光通过不同物质时频率是不变的，试计算金刚石中该光波的速度和波长。

8—17  利用Snell定律推导出临界角θC的表达式。计算水与空气分界面(n水=1.33)的θC值。

8—18  求光纤n1=1.46，n2=1.45的NA值；如果外部的n0=1，求光纤的临界入射角。

    8—19  一迈克尔逊干涉仪用平均波长为634.8nm、线宽0.0013nm的镉红光光源，初始位置时光程差为零，然后，慢慢移动图8-52所示系统中的可移动四面体5，直到条纹再消失。求该镜子必须移动多少距离?它相当于多少个波长?

    8—20  光纤传感器有哪两大类型?它们之间有何区别?

    8—21  相位调制型光纤传感器的基本检测方法是什么?该类传感器的主要技术难点是什么?

    8—22  根据频率调制原理，设计一个用光纤传感器测试石道中原油流速的系统，并叙述其工作原理。

    8—23  试说明有关辐射的基尔霍夫定律、斯忒藩—玻尔兹曼定律和维思位移定律各自所阐述的侧重点是什么?

    8—24  计算一块氧化铁被加热到100℃时，它能辐射出多少瓦的热量?(铁块的比辐射率ε在100℃时为0.09，铁块表面积为0.9m2)

    8—25  利用红外探测器如何检测温度场?如何检测温度差?

    8—26  试述红外探测器与光敏元件和热敏电阻传感器的异同点。

    8—27  试设计一个红外控制的电离开关自动控制电路，并叙述其工作原理。

    8—28  如何实现线型CCD电荷的四相转移?试画出定向转移图。