光电综合实验
光电特性综合实验报告
基本思路是通过单色仪分光（步进电机控制），将连续光谱变成近似单色光，通过 探测器及相应的放大、A/D 转换、采集电路，在计算机上得到光谱曲线。
0.009
2
1.67
0.021
0.02
3
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4
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η = P/I������V������
0.0055 0.0060 0.0061 0.0064 0.0066 0.0067 0.0068
实验装置：
LED 电学特性测试仪 三波长光功率计
实验内容：
1. 测试 LED 发光原理及伏安特性 待测白光 LED 插入转台上插孔，LED 电源接测试盒正向输出端，旋钮逆时针至最大。
接通电源，调节旋钮，记录正向电流和电压表的数据。取值开始密集，之后加大步距。 复原旋钮，关电源，反向接 LED，操作同上。
43°
0.025
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光电综合实验报告
一、实验目的1. 理解光电效应的基本原理，掌握光电效应方程及其应用；2. 研究光电管的伏安特性，分析光电效应与入射光频率、光强度的关系；3. 测定普朗克常数h，验证光量子理论；4. 掌握光电效应实验的基本操作和数据处理方法。
二、实验原理光电效应是指当光照射到金属表面时，金属表面会发射出电子的现象。
爱因斯坦提出了光量子理论，认为光是由一个个光子组成的，每个光子的能量为E = hv，其中h为普朗克常数，v为光子的频率。
当光子的能量大于金属的逸出功时，电子会从金属表面逸出，形成光电子。
光电效应方程为：E_k = hv - W_0，其中E_k为光电子的动能，W_0为金属的逸出功。
实验中，通过改变入射光的频率和强度，观察光电管的伏安特性，研究光电效应与入射光频率、光强度的关系，并测定普朗克常数h。
三、实验仪器与材料1. 光电效应测试仪（含光电管、滤光片、光源、电压表、电流表、滑线变阻器等）2. 汞灯3. 干涉滤光片4. 光电管5. 电压表6. 电流表7. 滑线变阻器8. 记录本9. 铅笔四、实验步骤1. 连接实验仪器，确保电路连接正确；2. 调节滑线变阻器，使光电管工作电压在合适范围内；3. 改变入射光的频率，观察光电管的伏安特性，记录数据；4. 改变入射光强度，观察光电管的伏安特性，记录数据；5. 分析实验数据，计算普朗克常数h。
五、实验结果与分析1. 改变入射光频率时，伏安特性曲线随频率增加而向负方向移动，表明光电子的动能随入射光频率增加而增加。
当入射光频率低于截止频率时，伏安特性曲线基本为零，说明没有光电子发射；2. 改变入射光强度时，伏安特性曲线随光强度的增加而向上平移，表明光电子的发射数量随光强度的增加而增加；3. 根据实验数据，计算普朗克常数h，并与理论值进行比较。
六、实验总结1. 通过本实验，加深了对光电效应原理的理解，验证了光量子理论；2. 掌握了光电效应实验的基本操作和数据处理方法；3. 计算得到的普朗克常数h与理论值相符，说明实验结果准确可靠。
光电探测综合实验报告
一、实验目的1. 理解光电探测的基本原理和实验方法。
2. 掌握光电探测器的使用和调试技巧。
3. 学习光电探测实验的测量和分析方法。
4. 通过实验，加深对光电探测技术在实际应用中的理解和应用。
二、实验原理光电探测是利用光电效应将光信号转换为电信号的过程。
光电探测器是光电探测系统的核心部件，它将光信号转换为电信号，然后通过放大、滤波等电路处理后，输出可供进一步处理和利用的电信号。
本实验主要涉及以下光电探测器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。
光电二极管是一种半导体器件，具有光电转换效率高、响应速度快、体积小等优点。
光电三极管是一种具有放大作用的光电探测器，它可以将微弱的光信号放大成较大的电信号。
光电耦合器是一种将输入信号的光电转换和输出信号的传输分开的器件，具有良好的隔离性能。
三、实验仪器与设备1. 光源：LED灯、激光笔等。
2. 光电探测器：光电二极管、光电三极管、光电耦合器等。
3. 放大器：运算放大器、低噪声放大器等。
4. 测量仪器：示波器、万用表等。
5. 连接线、测试板等。
四、实验内容及步骤1. 光电二极管特性测试（1）测试前准备：将光电二极管、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。
（2）测试步骤：① 将光电二极管正向偏置，调整偏置电压，观察并记录光电二极管的伏安特性曲线。
② 将光电二极管反向偏置，调整偏置电压，观察并记录光电二极管的反向饱和电流。
③ 测量光电二极管的暗电流和亮电流。
2. 光电三极管特性测试（1）测试前准备：将光电三极管、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。
（2）测试步骤：① 将光电三极管集电极、基极和发射极分别连接到电路中，调整基极偏置电压，观察并记录光电三极管的伏安特性曲线。
② 测量光电三极管的集电极电流、基极电流和发射极电流。
③ 测试光电三极管的电流放大倍数。
3. 光电耦合器特性测试（1）测试前准备：将光电耦合器、放大器、示波器、万用表等仪器连接好。
（2）测试步骤：① 将光电耦合器的输入端和输出端分别连接到电路中，调整输入端电压，观察并记录光电耦合器的传输特性曲线。
第12章12.1光电信息综合实验与设计
如图12.1-2所示，n2＞n1，则中心位于线阵CCD像敏阵列中
心像元n0的下方，得到的位置y(t)′为负值，根据物象关系得到实 际物体的中心位置位于光轴之上。 2、光学系统放大倍率的标定 利用已知被测物外径D与实测像方直径D′之比进行标定。
3、时间坐标问题
(n 2 n1 ) l0
上述公式能够完成被测物体瞬时位置的测量。 时间段指线阵CCD的“积分时间”，既指转移脉冲SH或同 步脉冲FC的周期。即线阵CCD的积分时间ting。
图中选择了“浮动阈值”，在选择浮动阈值后还需选择其浮动 量，用百分比表示，图中选择了50%。 若选择“固定阈值”则须设置0~255的数值。设置好以后， 阈值线（黄色线）将显示在坐标系上。 ⑤上述调整过程完成后便可以进入测量成像物镜放大倍率 的设置步骤，在软件界面上按着界面提示的内容与步骤一步步 地进行操作，便可以自动计算出光学系统的放大倍率。
D
ting可以用示波器测量SH脉冲的周期TSH或FC脉冲的周期TFC
ting
1
NtCR
tCR为驱动脉冲的周期，与频率fCR成反比，N为一个转移脉
冲SH时间内必须给出的驱动脉冲CR的数量与线阵CCD像元数
有关。 提高物体位置测量速度的关键是 （1）采用驱动频率较高的器件， （2）采用像元数尽量少的器件， （3）减少不必要的转移脉冲数量。
（1） 实验系统 关键技术是要选择合适的聚光透镜与准直透镜，并要掌握 透镜焦距的测量方法。 图12.1-4为搭建远心照明光源的实验示例图，图中没有给 出所选器件的参数和器件之间的位置参数。 目的是给指导教师与学生自己设计选用的空间，参数的变
图12.1-4 远心照明实验示例图 化会直接影响远心照明光源的性能与参数。
光电技术综合实验指导 - (下)
实验2.5 光电二极管的特性参数及其测量1. 实验目的：硅光电二极管是最基本的光生伏特器件，掌握了光电二极管的基本特性参数及其测量方法对学习其他光伏器件十分有利。
通过该实验，要熟悉光电二极管的光电灵敏度、时间响应、光谱响应等特性。
2. 实验仪器：① GDS-Ⅲ型光电综合实验平台1台； ② LED 光源1个； ③ 光电二极管1只；④ 通用光电器件实验装置2只； ⑤ 通用磁性表座2只； ⑥ 光电器件支杆2只； ⑦ 连接线20条；⑧ 40MHz 示波器探头2条；3. 基本原理：光电二极管是典型的光生伏特器件，它只有一个PN 结。
参考“光电技术”第3章3.1节的内容，光电二极管的全电流方程为I =⎪⎭⎫ ⎝⎛-1kT qUD e I λαλη,e )1(Φe hcq d --- （2.5-1） 式中前一项称为扩散电流，也称为暗电流，用I d 表示；后一项为光生电流，常用I P 表示。
显然，扩散电流I d 与加在光电二极管上的偏置电压U 有关，当U =0时，扩散电流为0。
扩散电流I d 与偏置电压U 的关系为⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1kT qUD d e I I （2.5-2） 式中，I D 为PN 结的反向漏电流，与材料中的杂质浓度有关；q 为电子电荷量，k 为波尔兹曼常数，T 为环境的绝对温度。
显然，式（2.5-2）描述了光电二极管的扩散电流与普通二极管没有什么区别。
而与入射辐射有关的电流I p 为 λe,p )1(Φe hcq I d αλη---= （2.5-3）式中， h 为普朗克常数，α为硅材料的吸收系数，d 为光电二极管在光行进方向上的厚度，λ为入射光的波长。
显然，对单色辐射来讲，当光电二极管确定后，上述参数均为常数。
因此，结论为光电二极管的光电流随入射辐射通量Φe ，λ线性变化，式中的负号表明光生电流的方向与扩散电流的方向相反。
图2.5-1 光电二极管偏置电路4. 实验内容：1、 光电二极管光照灵敏度的测量2、 光电二极管伏安特性的测量3、 光电二极管时间响应特性的测量5. 实验步骤：（1）搭建实验电路① 认识光电二极管从外形看，光电二极管、光电三极管和φ5“子弹头”式LED 发光二极管的外形非常相似，它们均有两个电极（管脚），且，一长一短，较长电极定义为正极，较短电极为负极。
光电综合实验报告
光电综合实验报告
实验目的：通过光电综合实验，了解光电效应在光电器件中的应用，掌握光电检测技术和光电器件的使用方法。
实验仪器：光电综合实验箱、光电二极管、光电三极管、光电开关等光电器件。
实验原理：光电效应是指当光照射在半导体材料上时，电子受到能量激发而跃迁至导带，从而产生电流或电压的现象。
光电器件是利用光电效应制成的电子器件，如光电二极管、光电三极管和光电开关等。
实验步骤：
1.将光电二极管插入实验箱中，并连接好电路。
2.调节实验箱上的光强度调节钮，观察光电二极管的输出信号。
3.更换光电三极管，并重复步骤2。
4.使用光电开关进行实验，观察其在光照和无光照状态下的输出信号变化。
实验结果：
通过实验，我们观察到光电二极管在光照射下产生了电流信号，光照强度越大，输出信号越强。
光电三极管的输出信号也随着光照强度的变化而变化，但其灵敏度比光电二极管更高。
而光电开关在有光照时输出高电平，在无光照时输出低电平，可以用于光控开关等应用。
实验结论：
光电器件是利用光电效应制成的电子器件，能够将光信号转换为电信号，具有灵敏度高、响应速度快等优点，并且在光控开关、光电传感器等领域有着广泛的应用。
通过本次实验，我们成功掌握了光电器件的使用方法及其在光电检测技术中的应用。
总结：
光电综合实验让我们更加深入地了解了光电效应在光电器件中的应用，通过实验操作，我们掌握了光电器件的使用方法，为今后在光电检测技术领域的应用奠定了基础。
希望能够通过不断地实践和学习，进一步提高自己的实验技能和理论水平。
光电特性综合实验报告
光电特性综合实验报告本次实验的主要目的是通过对光电特性的研究，探究光与物质的相互作用机制，了解光电效应、光致电流效应和光导效应等光电现象的基本特性，同时学习光电池的制作和性能测试的方法。
实验装置主要由光源、样品、光电池、示波器等部分组成。
其中，光源采用白光源，经聚光透镜将光束聚焦在样品表面，在其表面产生光电流；而光电池的作用则是将光辐射转化为电能。
实验过程中，我们通过测量光电效应、光致电流效应和光导效应等现象的规律及其与光源强度和波长、样品材料和结构等因素之间的关系，系统地研究了光电特性。
在实验中，我们观察到了光电效应的现象。
当光源辐射在样品表面时，可以观察到光电流随着光源强度的增强而增大，但存在一定的饱和电流。
光电流的强度与光源波长也有一定的关系，当光源波长变化时，光电流强度也会发生改变。
这说明光电流是与光源强度和波长有关的。
我们还观察到，在一定光源强度下，随着样品表面的金属材料的不同，光电流的强度也有所不同。
这是因为不同的金属物质的表面自由电子密度不同。
最后，我们通过对光导效应的研究，学习了光电信号的传输方法。
在实验中，我们采用的是光衰减器，可以调节光强使其逐渐减小，从而模拟光信号在传输过程中的衰减。
我们发现，随着光强的减小，光电流的强度也相应地减小。
这是因为随着信号传输距离的增加，光信号的能量也会逐渐消耗，光电流的强度也会降低。
总结而言，本次实验的结果表明，光电效应、光致电流效应和光导效应等光电现象均具有一定的规律性，其表现形式与光源强度和波长、样品材料和结构等因素之间的关系密切相关。
通过对光电特性的深入研究，我们可以更好地理解光与物质相互作用的机制，为光电技术的应用提供更为广泛的可能性。
光电综合试验报告
实验一光敏电阻特性实验实验原理:光敏电阻又称为光导管,是一种均质的半导体光电器件,其结构如图(1)所示。
由于半导体在光照的作用下,电导率的变化只限于表面薄层,因此将掺杂的半导体薄膜沉积在绝缘体表面就制成了光敏电阻，不同材料制成的光敏电阻具有不同的光谱特性。
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。
实验所需部件: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（由用户选配）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，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，则灵敏度越高。
在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比较分析。
2、光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图(3)接线，电源可从+2~+8V间选用，分别在暗光和正常环境光照下测出输出电压V暗和V亮则暗电流L暗=V暗/R L,亮电流L亮=V亮/R L，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大则灵敏度越高。
分别测出两种光敏电阻的亮电流，并做性能比较。
3、光敏电阻的光谱特性：图（2）几种光敏电阻的光谱特性用不同的材料制成的光敏电阻有着不同的光谱特性，见图（2）光敏电阻的光谱特性曲线。
当不同波长的入射光照到光敏电阻的光敏面上，光敏电阻就有不同的灵敏度。
按照图(3)接线,电源电压可采用直流稳压电源的负电源。
用高亮度LED（红、黄、绿、蓝、白）作为光源，其工作电源可选用直流稳压电源的正电源。
发光管的接线可参照图（15）。
限流电阻用选配单元上的1K~100K档电位器，首先应置电位器阻值为最大，打开电源后缓慢调小阻值，使发光管逐步发光并至最亮，当发光管达到最高亮度时不应再减小限流电阻阻值,确定限流电阻阻值后不再改变。
依次将各发光管接入光电器件模板上的发光管插座，（各种光源的发光亮度可用照度计测得并可调节发光管电路使之光照度一致）。
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光电综合实验课程名称及性质：光电技术综合实验必修课英文名称：Comprehensive Optical Experiment课程编号：110129课程类别：实践教学环节课程总学时：56实验学时：56开设学期：5、6、7面向专业：电子科学与技术一、课程的目的与任务按照专业教学计划，本课程是在大学物理实验的基础上，按循序渐近的原则，学习并掌握光电技术实验的原理，基础仪器设备（包括基本光学仪器、光电子学仪器、光电转换仪器等）组成，它们的调整技术及使用方法，通过实验对光电技术基本的常用元器件（包括各种形式光源、光电探测器件、光学调制解调器件等）的特性及使用规范有初步的了解。
选择一些设计性和工程应用性较强的（电路设计、纤维光学）实验，培养学生在光电技术方面的科学实验能力，提高学生的动手能力和科学研究能力。
二、实验教学的基本要求第一阶段：要求了解掌握典型光学基础实验，重点掌握基本光学（物理光学、近代光学等）仪器的使用，（实验序号1-4），共16学时。
第二阶段：实验重点在光电探测技术与光电探测器性能测量实验方面，（实验序号5-15）选择24学时。
第三阶段：为提高学生的独立实验技能和解决实际问题的能力，选择一些有一定应用背景的光电类设计性实验（实验序号16-31）选择16学时。
三、实验项目、内容及学时分配序实验项目提要学时分实验实验号配类型地点1 绪论及单色仪实验实验注意事项、安排与要求；通过实验了解单色仪原理，利用单色仪测量汞灯光源各个谱线的波长4 验证光电技术综合实验室2Michelson干涉的调节与使用利用Michelson干涉仪测汞灯光源绿光波长，了解双光束干涉的特点4 验证光电技术综合实验室3 声光效应实验调节并观察声光衍射实验曲线，利用声光效应测定声光介质中超声波速度。
4 验证4 F—P干涉实验用F—P干涉仪测汞灯绿光波长，观察钠灯双线F—P干涉花样，了解多光束干涉的特点。
4 验证5 可见光分光光度计实验分光光度计测液体的吸收特性 4 验证6 电光效应电光调制 4 验证7光电倍增管静态和时间特性的测试测试光电倍增管静态和时间特性 4 验证8发光管(LED)的发射光谱测量测量发光二极管的发射光谱 4 验证9 光导管光谱响应测量光导管光谱响应测量 4 验证10 半导体泵浦激光实验半导体泵浦激光原理 4 验证11 黑体测量实验黑体辐射测量 4 综合12 单光子计数实验单光子计数测量实验 4 验证13多功能激光椭园偏振仪实验激光椭园偏振测量 4 验证14 自动数显旋光仪实验旋光度测量 4 验证15 硅光电池光谱特性测量硅光电池相对光谱响应的测量 4 验证16温度传感器及测量电路设计温度传感器元件应用8 设计17 红外无线耳机设计 红外发射与接收 8 设计 18 灯光照明提醒器实验 光敏元器件应用 8 验证 19 三色灯光水质检测实验 非门电路的应用 8 验证 20 梦幻闪烁灯实验6反相器电路的应用8验证21声光显示“电子油量表”实验线性LED 驱动电路的应用 8 验证22 简单实用的密码锁实验 触发器电路的应用 8 验证 23 金属探测器设计 锁相环电路的应用 8 设计 光电技术综合实验室24 音频遥控开关实验锁相环电路的应用8验证25高灵敏度光控防盗报警器实验光敏元器件、555时基电路的应用 8 验证26 变色闪光电路实验 多谐振荡器电路的应用 8 验证 27 固态救护信号灯实验 双稳态电路的应用 8 验证 28 感应迎宾器实验 光敏元器件应用 8 验证 29 应急安全灯实验光敏元器件应用8验证30颗粒物体监测报警器实验红外探测器件的应用 8 验证31 白色LED 驱动电路设计 恒流源电路的应用 8 设计四、考核方式本实验为考察课，实验总成绩是根据教师填写的学生平时实验情况记录表所反映的平时成绩和实验报告成绩的综合。
平时操作成绩占总成绩的30%，实验报告成绩70%。
实验报告：实验报告内容包括实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理图、数据处理及结果、回答问题或讨论。
实验报告中数据表格应根据实验操作中记录的完整原始数据，进行整理并重新列出美观的表格，要严格忠实于原始数据；数据处理应该有完整的计算，最后应给出实验结果、实验收获、改进建议。
五、实验教材或实验指导书《光电技术综合实验》实验指导书自编课程名称及性质：光电技术综合实验必修课英文名称：Comprehensive Optical ExperimentⅡ课程编号：110318课程类别：实验教学环节课程总学时：96实验学时：96开设学期：5、6、7面向专业：光信息科学与技术一、课程的目的与任务按照专业教学计划，本课程是在大学物理实验的基础上，按循序渐近的原则，学习并掌握光电技术实验的原理，基础仪器设备（包括基本光学仪器、光电子学仪器、光电转换仪器等）组成，它们的调整技术及使用方法，通过实验对光电技术基本的常用元器件（包括各种形式光源、光电探测器件、光学调制解调器件等）的特性及使用规范有初步的了解。
选择一些设计性和工程应用性较强的（电路设计、县委光学）实验，培养学生在光电技术方面的科学实验能力，提高学生的动手能力和科学研究能力。
二、实验教学的基本要求、第一阶段：要求了解并掌握典型光学基础实验，重点掌握基本光学（物理光学、近代光学等）仪器的使用，共16学时（实验序号1—4）。
第二阶段：实验重点在光电探测技术与光电探测器的性能测量实验方面，（实验序号5-15）选择40学时。
第三阶段：为提高学生的独立实验技能和解决实际问题的能力，选择有一定应用背景的光电类设计性实验（实验序号16-31），选择40学时，三、实验项目基本情况序号实验项目名称实验提要学时分配实验类型实验地点1 绪论及光栅单色仪实验实验注意事项、安排与要求，通过实验了解光栅衍射分光原理，利用光栅单色仪测量汞灯光源各个谱线的波长4 验证光电技术综合实验室2Michelson干涉的调节与使用利用Michelson干涉仪测汞灯光源绿光波长，了解双光束干涉的特点4 验证光电技术综合实验室3 声光效应实验调节并观察声光衍射实验曲线，利用声光效应测定声光介质中超声波速度4 验证4 F—P干涉实验用F—P干涉仪测汞灯绿光波长，观察钠灯双线F—P干涉花样，了解多光束干涉的特点4 验证5 可见光分光光度计实验分光光度计测液体的吸收特性 4 验证6 电光效应电光调制 4 验证7光电倍增管静态和时间特性的测试测试光电倍增管静态和时间特性 4 验证8发光管(LED)的发射光谱测量测量发光二极管的发射光谱 4 验证9 光导管光谱响应测量光导管光谱响应测量 4 验证10 半导体泵浦激光实验半导体泵浦激光原理 4 验证11 黑体测量实验黑体辐射测量 4 综合12 单光子计数实验单光子计数测量实验 4 验证13多功能激光椭园偏振仪实验激光椭园偏振测量 4 验证14 自动数显旋光仪实验旋光度测量 4 验证15 硅光电池光谱特性测量硅光电池相对光谱响应的测量 4 验证16 温度传感器及测量电路温度传感器元件应用8 设计设计17 红外无线耳机设计 红外发射与接收 8 设计 18 灯光照明提醒器实验光敏元器件应用8验证19三色灯光水质检测仪实验非门电路的应用8验证20 梦幻闪烁灯实验6反相器电路的应用8验证21声光显示“电子油量表”实验线性LED 驱动电路的应用8验证22 简单实用的密码锁实验 触发器电路的应用 8 验证 光电技术综合实验室23 金属探测器设计 锁相环电路的应用 8 设计 24 音频遥控开关实验锁相环电路的应用8验证25高灵敏度光控防盗报警器实验光敏元器件、555时基电路的应用8验证26 变色闪光电路实验 多谐振荡器电路的应用 8 验证27 固态救护信号灯实验 双稳态电路的应用 8 验证28 感应迎宾器实验 光敏元器件应用 8 验证 29 应急安全灯实验光敏元器件应用8验证30颗粒物体监测报警器实验红外探测器件的应用8验证31 白色LED 驱动电路设计 恒流源电路的应用8设计四、考核方式本实验为考察课，实验总成绩是根据教师所填写的学生平时实验情况记录表所反映的平时成绩和实验报告成绩的综合。
平时成绩占总成绩的30%，实验报告成绩70%。
实验报告：实验报告内容包括实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理图、数据处理及结果、回答问题或讨论。
实验报告中数据表格应根据实验操作中记录的完整原始数据，进行整理并重新列出美观的表格，要严格忠实于原始数据；数据处理应该有完整的计算，最后应给出实验结果、实验收获、改进建议。
五、实验教材或实验指导书《光电技术综合实验》实验指导书自遍讲义。