光电信息实验要求掌握的48个问题
光电检测实验报告
光电检测实验报告光电检测试验报告重庆理工大学光电信息学院实验一光敏电阻特性实验实验原理:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻。
光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为： ????p?e??p??n?e??n ，e为电荷电量，?p为空穴浓度的改变量，?n为电子浓度的改变量，?表示迁移率。
当两端加上电压U后，光电流为：Iph?A????U d式中A为与电流垂直的外表，d为电极间的间距。
在一定的光照度下，??为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，说明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
图1-2光敏电阻的伏安特性曲线图1-3 光敏电阻的光照特性曲线实验仪器:稳压电源、光敏电阻、负载电阻〔选配单元〕、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计〔做光照特性测试，由用户自备或选配〕实验步骤:1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为暗电阻R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R亮，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，那么灵敏度越高。
在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比拟分析。
2. 光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图1-5接线，分别在暗光及有光源照射下测出输出电压暗和U亮，电流L暗=U暗/R,亮电流L亮=U亮/R，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大那么灵敏度越高。
3. 光敏电阻的伏安特性测试按照上图接线，电源可从直流稳压电源+2~+12V间选用，每次在一定的光照条件下，测出当加在光敏电阻上电压为+2V；+4V；+6V；+8V；+10V；+12V时电阻R两端的电压UR，和电流数据，同时算出此时光敏电阻的阻值，并填入以下表格，根据实验数据画出光敏电阻的伏安特性曲线。
光电信息科学与工程专业教学计划
0RS02306 智能车实训课程
2 2周
选修 专业实践 光电学院
完成相应的第二课堂素质教育要求
学分小计
必修17.5学分，建议选修2学分（包括通识理论选修课、专业理论选修课、实践选修）
附表2：
课程编码
光电信息科学与工程专业分学期教学计划进程表（续2）
课程名称
学时分配
学分
总学 时
理论
实验/ 实践
上机
第六学期
选修 专业理论 选修 专业理论 选修 专业实践
光电学院 光电学院 光电学院
0RS02310 电子设计竞赛实训课程 完成相应的第二课堂素质教育要求
学分小计
2 2周
选修 专业实践 光电学院
必修16学分，建议选修6学分（包括通识理论选修课、专业理论选修课、实践选修）
第七学期
0BH02413 光纤技术与应用
2 2周
必修 学科实践 机电实习中心
0RH02901 虚拟仪器
2 32 16 16
选修 专业理论 光电学院
0RH02414 光度学与色度学
2 32 32
选修 专业理论 光电学院
0RS02308 机器人实训课程
2 2周
选修 专业实践 光电学院
0RS02307 虚拟仪器实训课程
2 2周
选修 专业实践 光电学院
26
必修 学科实践
理学院
1BS12002 金工实习
2 2周
必修 学科实践 机电实习中心 安排学期初
0RH02903 软件技术基础 完成相应的第二课堂素质教育要求
2 32 24 8
选修 专业理论 光电学院
学分小计
必修25.5学分，建议选修2学分（包括通识理论选修课、专业理论选修课、实践选修）
光电信息科学与工程专业培养方案
光电信息科学与工程专业培养方案一、培养目标本专业贯彻落实党的教育方针，坚持立德树人，培养德、智、体、美全面发展，爱国进取、创新思辨、团队协作，厚基础、宽口径、精术业、通工程，掌握必备的自然科学基础知识和专业知识，具有良好的学习能力、实践能力、专业能力，身心健康，具有国际视野和团队精神，可从事光电信息科学与工程中器件和系统的研究、设计、开发、集成、应用、维护等工作的高级专门人才。
通过3-5年实际工作的锻炼，期望达到如下目标：1.具备良好的社会责任感、职业道德水准和敬业精神，有意愿和能力服务国家和社会；2.能够独立承担光电信息产生、传输、处理和应用的研发、设计、制造、测试等工作；3.具有较强的工程创新能力，成为科研院所及企事业单位的中坚力量和业务骨干；4.具备良好的团队协作精神，作为初级领导或者重要成员有效地发挥作用；5.具有广阔的国际视野，能够通过继续教育或其它学习途径更新其核心知识和能力，部分毕业生通过研究生教育能够开展横跨不同学科领域的科学研究。
二、毕业要求1.基础知识：具有从事光电信息科学与工程领域工作所需的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能在分析和解决复杂工程问题中加以利用。
2.问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达，并通过文献研究分析光电信息产生、传输、接收、处理等复杂工程问题。
3.设计/开发解决方案：具有针对光电信息科学与工程领域中的复杂系统、关键部件、处理过程的设计与开发能力，能够在光电信息系统设计环节中体现创新意识，并考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素。
4.研究：能够基于科学原理和科学方法，对光电信息科学与工程领域的复杂工程问题进行研究、设计试验、分析数据，并通过信息综合得到合理有效的结论。
5.使用现代工具：在复杂光电信息科学与工程活动中，具有选择和运用技术、资源和信息工具进行工程实践的能力。
6.工程与社会：能够分析和评价光电信息科学与工程问题的实践对健康、安全、法律和文化问题的影响，并理解应承担的责任。
实验48 光电效应的研究
实验48 光电效应的研究光电效应是由赫兹在1887年首先发现的，这一发现对认识光的本质具有极其重要的意义。
1905年，爱因斯坦从普朗克的能量子假设中得到启发，提出光量子的概念，成功地说明了光电效应的实验规律。
1916年，密立根以精确的光电效应实验证实了爱因斯坦的光电方程，测出的普朗克常数与普朗克按绝对黑体辐射定律中的计算值完全一致。
爱因斯坦和密立根分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖。
利用光电效应已制成光电管、光电倍增管等光电器件，在科学技术中得到广泛应用。
【实验目的】1．了解光的量子性，光电效应的规律，通过实验加深对光的量子性的理解。
2．测量光电管的伏安特性曲线，找出不同光频率下的截止电压。
3．验证爱因斯坦方程，并求出普朗克常数。
【实验仪器】DH —CD —1型普朗克常数测定仪【实验原理】在光的照射下，从金属表面释放电子的现象称为光电效应。
光电效应的基本实验事实可归纳为：⑴ 光电发射率（光电流）与光强成正比；⑵ 光电效应存在一个截止频率（阈频率），当入射光的频率低于某一阈值时，不论光的强度如何，都没有光电子产生；⑶ 光电子的动能与光强无关，但与入射光的频率成正比；⑷ 光电效应是瞬时效应，一经光线照射，立刻产生光电子。
爱因斯坦突破了光的能量连续分布的观念，认为频率为ν的光，是以光量子的形式，将一份一份大小为hν的能量向外辐射。
当能量为hν的一个光子与金属中的电子碰撞，其能量全部被这个电子吸收时，电子有可能克服表面势垒逸出金属表面，这就是1887年赫兹观察到的光电效应。
由于光的照射而逸出金属表面的电子称为光电子，由光电子的运动产生的电流，称为光电流。
如果电子从金属表面逸出时所需的逸出功为A ，逸出时电子的动能为1/2mv 2，根据能量守恒定律，应有A mv h +=221ν （1） 其中，h ：普朗克常数，公认值为6.62916×10-34J·s ；m ：电子的质量；ν：入射光的频率；v ：光电子逸出金属表面时的初速度；A ：电子从金属表面逸出时所需逸出功。
光电信息科学与工程专业培养方案
光电信息科学与工程专业培养方案一、培养目标及规格本专业培养德、智、体、美全面发展，具有较高思想道德和文化素质修养水平、敬业精神和社会责任感，具有扎实的数理、计算机及外语基础，掌握光电信息科学与工程领域的基本理论、专业技术、基本设计方法和国际前沿技术知识，具备较强的创新素质和国际化视野，工程实践动手能力和计算机应用能力较强，能够适应技术进步和社会主义市场经济建设需要的高层次、高素质的人才。
专业学术型人才要求具有扎实的数理基础知识，系统掌握专业核心基础知识和解决前沿问题方法的入门知识，具备较强的知识创新素质和宽阔的国际化视野，能够独立从事相关学科的科学研究与教学工作。
工程实践型人才要求在各种光电信息系统设计与应用等方面能够运用理论知识解决工程实践问题，具有较强的工程意识和工程素养，掌握精良技能，具备独立发现和归纳提出问题、分析和解决问题的能力。
就业创业型人才要求能够从事光电信息领域的技术开发、技术改造及经营管理等方面工作，具有开拓进取、敬业务实、团队协作、乐观上进的人格素养，具有良好的表达能力和社交能力，能够适应社会主义市场经济发展的需要。
二、基本要求（一）知识结构要求具有扎实的数理基础知识，掌握光电信息科学与工程领域的基本理论、基本原理和系统的基本设计方法，掌握专业核心基础知识和解决本领域前沿问题方法入门知识，具有较强的工程实践能力和基本工程经济观点。
懂得一定的法律、经济及管理方面的基本知识，具有一定的人文历史艺术修养和哲学和社会科学的基础知识。
掌握一门外国语，能顺利地阅读相关的专业书刊，具有一定的听、说、写能力。
（二）能力结构要求具有实事求是、独立思考的科学态度、良好的学风和自学能力，实践动手能力强，具有本专业所需的运算、实验、测试和基于计算机的设计与应用技能，具有较强的工程意识和工程素养，掌握精良技能（至少一项的动手技能），具有发现归纳和提出问题、分析和解决问题的能力。
具有批判性思维和创新性思维、独立工作的能力、终生自我学习的能力。
光电效应实验报告
佛山科学技术学院实 验 报 告课程名称 实验项目 专业班级 姓名 学 号 指导教师 成绩 日 期 年 月 日 一、实验目的1．了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解； 2．测量光电管的伏安特性曲线；3．学习验证爱因斯坦光电效应方程的实验方法，测量普朗克常数。
二、实验仪器光电效应（普朗克常数）实验仪（详见本实验附录A ），数据记录仪。
三、实验原理1．光电效应及其基本实验规律当一定频率的光照射到某些金属表面时，会有电子从金属表面即刻逸出，这种现象称为光电效应。
从金属表面逸出的电子叫光电子，由光子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该金属的逸出功。
研究光电效应的实验装置示意图如图1所示。
GD 为光电管，它是一个抽成真空的玻璃管，管内有两个金属电极，K 为光电管阴极，A 为光电管阳极；G 为微电流计；V 为电压表；R 为滑线变阻器。
单色光通过石英窗口照射到阴极上时，有光电子从阴极K逸出，阴极释放出的光电子在电场的加速作用下向阳极A 迁移形成光电流，由微电流计G 可以检测光电流的大小。
调节R 可使A 、K 之间获得连续变化的电压AK U ，改变AK U ，测量出光电流I 的大小，即可测出光电管的伏安特性曲线，如图2(a)、(b)所示。
图2 光电效应的基本实验规律光电效应的基本实验规律如下：（1）对应于某一频率，光电效应的AK -I U 关系如图2(a)所示。
从图中可见，对一定的频率，有一电压0U ，当AK 0U U ≤时，光电流为零，这个相对于阴极的负值的阳极电压0U ，称为截止电压。
（2）当AK 0U U ≥后，I 迅速增加，然后趋于饱和，饱和光电流M I 的大小与入射光的强度P 成正比，如图2(b)所示。
（3）对于不同频率的光，其截止电压的值不同，如图2(a)所示。
（4）截止电压0U 与频率v 的关系如图2(c)所示。
0U 与ν成正比。
当入射光频率低于某极限值0v （随不同金属而异）时，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电流产生。
光电检测知识点汇总
考试高分笔记基本常识：AEΦPIS =⨯===光照度受光面积光通量输入光功率输出信号光电流电流灵敏度光通量-lm ；照度-lx ；亮度-sb ；光强-cd光敏电阻-正偏，光电二极管-反偏，光电池-没有外加偏置(这里偏置可以理解为器件之外有没有添加电源，)重点简录：1、P33,量子效率，6’ 量子效率 hvP eI //==的光子数每秒入射波长为每秒产生的光电子数λη2、P52(5)，由禁带宽度E g 计算长波限λgg E hc λλc ，νE h ν=⇒==长波限理论值小于实际值原因：1在实际中短波更易被吸收。
2随温度的升高而向短波方向移动3、P52(6)，光敏电阻，10’光电导灵敏度EGS g =d p G G G += (亮电导 = 光电导+暗电导)4、 P75，光电二极管，10’Lb e )G -U (U ΦS GU U G 0max 000=+=)(产生的总电流 = 暗电流 + 光电流)5、P89，放大倍数，10~12’K PI I A ==阴极电流阳极电流n)(εεA σ0=hv e /ηα=详尽考点：Chapter 2电致发光即场致发光，顾名思义，它是固体发光材料在电场激发下发光的一种现象，是将电能直接转化为光能的过程。
具体过程：物质中的原子受到电子轰击，使原子中的电子获得动能，由低能态跃迁到高能态；当它由受激状态回复到正常状态时，就会发出辐射。
知辐射通量求光通量：光通量 = 视见函数*辐射通量*Km (Km 为光视效能，Km=683 lm/W)例题：光谱光视效率V(505nm)=0.40730，波长为505nm 、1mW 的辐射光，其光通量 为0.2782 lm (计算式：0.40730 x 683 lm/W x 1 mW)LED 发光机理 P22 (就是电致发光)当给发光二极管的P －N 结加正向电压时，外加电场将削弱内建电场，使空间电荷区变窄，载流子的扩散运动加强。
由于电子迁移率总是远大于空穴的迁移率，因此电子由N 区扩散到P 区是载流子扩散运动的主体。
光电课程设计题目
光电课程设计题目一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握光电学的基本概念、原理和应用，提高学生的科学素养和实验技能，培养学生的创新精神和团队合作意识。
1.了解光电效应的基本原理和条件。
2.掌握光电管、光电池等光电元件的工作原理和性能。
3.熟悉光的传播、反射、折射等光学现象。
4.能够运用光电效应解释日常生活中的光电现象。
5.能够运用光学原理进行简单的光学设计。
6.具备基本的实验操作能力和数据分析能力。
情感态度价值观目标：1.培养学生对光电科技的兴趣和好奇心，激发学生探索科学的热情。
2.培养学生团队合作、积极进取的精神风貌。
3.增强学生的社会责任感，让学生认识到光电科技在现代社会中的重要性。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括光电效应、光电元件和光学现象三个方面。
1.光电效应：介绍光电效应的基本原理、条件及其应用，如光电管、光电池等。
2.光电元件：讲解光电元件的工作原理、性能及其在实际应用中的优缺点。
3.光学现象：探讨光的传播、反射、折射等基本光学现象，以及相关的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果，本章节将采用多种教学方法相结合的方式进行授课：1.讲授法：系统地传授光电学的基本概念、原理和应用。
2.讨论法：引导学生针对光电现象和应用进行思考和讨论，提高学生的理解能力。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光电元件在生产和生活中的应用。
4.实验法：学生进行光电实验，培养学生的实验技能和科学素养。
四、教学资源为了支持本章节的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光电学教材，为学生提供系统的知识体系。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作光电现象和应用的PPT、视频等资料，增强课堂教学的趣味性。
4.实验设备：配置光电实验所需的仪器设备，确保学生能够顺利进行实验操作。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
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光电信息技术实验需要掌握的48个问题
1、你认为撰写实验报告应该包括哪些要素？这些要素应该从哪些角度去撰写？
2、撰写实验报告的目的是什么？通过撰写实验报告，应该学会什么？
3、你认为撰写实验报告的过程中，重点应该放在哪个部分？为什么？
4、就你对本学期光信息技术实验这门课所设置的实验而言，你认为开展光信息技术实验中需要注意哪些问题？
5、你认为保持光学实验室的整洁卫生重要吗？为什么？
6、导轨上的光学实验和光学平台上的光学实验有什么区别？你认为作为学生实验来说，哪种模式更好？为什么？
7、光学平台主要由哪些部分组成？各部分的功能是什么？
8、选用铁磁不锈钢材料和选择铝材作为光学平台的台板时，各有什么优缺点？
9、铝膜反射镜的缺点是反射率不够高，仅84％左右，膜层的机械强度不够高，膜层表面容易损伤，为了保护铝膜反射镜，在其表面受到污染后应该怎么去处理？
10、什么样的光学元件可以被称为分束镜？分束镜是用来做什么的？一般有哪些类型？
11、从偏振片的结构描述自然光透过偏振片后为什么会变成偏振光？
12、什么是波片？为什么波片也会被称为相位延迟片？
13、根据学过的光学知识，设计一套扩束-准直系统，并介绍其工作原理。
14、与普通透镜相比，傅里叶变换透镜有什么特点？在设计傅里叶变换透镜时，需要注意什么？
15、什么样的光学元件叫滤光片？按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等方式分类，滤光片一般可以分为哪些类型？
16、什么是平晶？简述用平晶测量光学元件表面平整度的原理。
17、He-Ne激光管在没有调出激光的时候所发的光是荧光，简述He-Ne激光管发荧光的工作原理。
18、根据本学期对He-Ne激光器的调节实验的练习，结合上学期《激光原理》方面的知识，简述He-Ne激光器的结构、基本类型和工作原理。
19、结合上学期《激光原理》方面的知识，简述半导体激光器的结构和工作原理。
20、在光信息技术实验中，我们用到过两种光电探测器，一种是硅光电探测器，另一种是平方率探测器，请给出这两种探测器的区别与联系。
21、偏振光是我们在实验中经常用到的，请根据我们已经学过的知识，说出你所了解的产生偏振光的方法，并简要描述从自然光变成偏振光的过程。
22、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，请设计出一套可以测量Verdet常数的实验装置，并介绍该装置是如何测量Verdet常数的。
23、根据你对法拉第效应实验原理的掌握，你是否认为该装置可以用来测量线圈内的磁场强度？为什么？
24、从唯象角度来解释法拉第效应旋光角的形成机制。
25、在《验证马吕斯定律实验》中，我们得出透过检偏器的光强I与透过检偏器的最大光强I max之间有什么关系？请推导为什么二者之间呈现的是这种关系。
26、请说出光纤的结构、光纤的分类以及光在光纤中传输的基本规律。
27、给你一块长方体晶体，请沿垂直于光传播的方向，请设计一套给晶体的任意两个相对平行的面之间加上电场，并将其设计成一个零件，能够用于晶体的电光调制实验装中。
要求描述设计思路。
28、结合电光调制实验，解释在我们所做的晶体电光调制实验中，是怎么将信号加载到光波，并又是怎么解调出来的，在调制中，我们该注意哪些问题。
29、结合晶体的电光调制实验，说说下图的意义。
30、根据你对光纤光学与半导体激光器实验的了解，汇出半导体激光器的P-I特性曲线，并在图中标注阈值电流值。
31、请设计一套能够方便演示基于晶体的纵向电光效应而进行电光调制的实验装置，并描述其工作原理。
32、什么是光纤的数值孔径？说出光纤数值孔径的物理意义及其测量方法。
33、在本学期实验中，我们多次碰到将激光耦合到光纤的情况，你觉得实验中所设计的耦合装置容易操作吗？请你自己设计一套将激光耦合到光纤的实验系统，并描述其操作方法。
34、在“光纤光学与半导体激光器实验”和“晶体的电光调制实验”中，都涉及到光信息的调制与解调的内容，请说出这两个实验中所涉及的调制与解调的异同，并说出两种调制方法的优缺点。
35、音频信号的光纤传输实验中，我们看到的是一个实验箱，请根据你对这个实验的掌握，绘制出该实验的原理图，并用文字描述其实验原理。
36、根据你对全息照相实验的掌握，说说影响该实验成败的因素都有哪些，并定性说出这些因素是如何影响实验成败的？
37、光纤分束器是对光实现分路、合路、插入和分配的无源器件。
你认为光纤分束器的内部结构是什么样的？请绘制出光纤分束器的内部结构图，并简要描述其分光原理。
38、光隔离器是一种只允许光波沿光路单向传输的非互易性光无源器件。
请绘出光隔离的原理图，并用文字简要描述其工作原理。
39、光隔离器的作用是隔离反向光对前级工作单元的影响，请给出光隔离器的主要技术指标，并解释这些技术指标的含义。
40、请设计一套光纤压力传感器系统，并说明其工作原理。
41、请设计一套光纤温度传感器系统，并说明其工作原理。
42、请绘出半导体泵浦固体激光实验中的实验原理图，并用文字描述其工作原理。
43、请设计一套实验方案，验证我们实验中所用的半导体激光器的输出光是不是偏振光，说明验证的原理。
44、在压电陶瓷的微驱动实验中，你观察到的什么现象可以说明压电陶瓷带动镜片发生了运动，请简要介绍其中的原理。
45、在压电陶瓷的微驱动实验中，在已知激光波长的情况下，是否可以通过加载在压电陶瓷上的电压获得压电陶瓷的伸缩长度？请说明原因。
46、迈克逊干涉仪中的补偿板起什么作用？在压电陶瓷的微驱动实验中是否有用到补偿板？为什么？
47、在大学物理实验中，我们第一次用迈克尔逊干涉仪来测量He-Ne激光的波长，在那个实验装置中，在光照到干涉屏之前并没有使用扩束镜，但在我们的实验装置中，却需要用到扩束镜，请回顾大学物理实验中迈克尔逊干涉仪的实验装置和压电陶瓷的微驱动实验装置的异同，说明压电陶瓷的微驱动实验需要使用扩束镜的原因。
48、请根据你对实验数据的处理，谈谈数据处理软件在实验数据处理中的重要作用。