玉林师院光电子学期末复习资料.doc

玉林师院光电子学期末复习第一章 1. 为了衡量光源和光电探测器的性能,需要对光辐射进行定量描述,故引入辐射度学与光度学。 2. 光谱光视效率或视见函数: 人眼对各种光波长的相对灵敏度. 3. 人眼只能感知波长在 0. 38— μm 之间的辐射, 故称这个波段的光为可见光。( 对绿光最灵敏,红光、蓝光次之)。 4. 光通量 v?: 单位时间内通过某截面的所右光波长的光能称为光通量,单位为 lm ( 流明)。 5. 发光强度 vI :???d dI vv , 单位为 cd( 坎德拉),1 cd=1 Im/sr 。发光强度 Iv 是光度量中最基本的单位。 6. (简) 卤钨循环的过程: 卤钨灯点燃后, 高温下卤族元素的化合物释放出溴或碘蒸气, 灯丝蒸发出的钨分子在温度较低的泡壳附近与溴或碘化合, 形成的卤化钨在灯泡内扩散。当扩散到高温灯丝附近, 又分解,使钨分子又有很高的机率重新粘在灯丝上。 7. (简) 气体放电原理: 气体在电场作用下激励出电子和离子, 成为导电体。离子向阴极、电子向阳极运动, 从电场中得到能量, 它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子和离子, 也会使气体原子受激,内层电子跃迁到高能级。受激电子返回基态时,就辐射出光子来。 8. (选) (1). 低压汞灯: 主要辐射 nm 的紫外光, 用作紫外光源。当在其管壳外再加一个管壳, 壳内壁涂以合适的荧光粉时, nm 紫外光激发荧光粉发出可见光,这就是荧光灯。照明用的日光灯就是荧光灯中的一种。(2 ). 高压汞灯:汞蒸气气压为(1~10) x105 Pa 。由于气体密度大,除了受激原子的辐射发光, 还有电子与离子的复合发光, 激发原子与正常原子的碰撞发光; 因而, 可见区的辐射明显加强, 呈带状光谱,红外区出现弱的连续光谱。在高压汞灯外再加一个荧光壳,就成为高效照明光源。(3). 球形超高压汞灯: 汞蒸气气压为 1- 20 MPa , 电子与离子复合发光、激发原子与正常原子碰撞发光更加强烈。光谱线较宽, 形成连续背景, 可见区偏蓝, 红外辐射增强。球形超高压汞灯中, 两电极相距在毫米量级,如图 所示。球形超高压汞灯亮度高,是很好的点光源。(4 ). 氙灯:氙灯的发光材料是惰性气体——氙。高压和超高压的惰性气体放电,气体原子被激发到很高的能级并大量电离。复合发光和电子减速发光大大加强,在可见区形成很强的连续光谱。光谱分布与日光最为接近, 色温 6 000 K, 亮度高, 被称为“小太阳”, 寿命可达 1 000 h。氙灯可分为长弧氙灯( 电极间距为 15~130 cm, 细管形, 工作气压为 105Pa )、短弧氙灯( 电极间距在数毫米量级,工作气压为 1~2 MPa ,是很好的日光色点光源,常用于电影放映、彩色摄影、照相制版、模拟日光等场合。) 和脉冲氙灯( 管内气压在 100 Pa 以下, 由高压电脉冲激发产生光脉冲, 在极短的时间( 10-9~10-12 s )内发出很强的光。脉冲氙灯广泛用于固体激光器的光泵、照相制版、高速摄影和光信号源等。)。 9. 激光器一般是由工作物质、谐振腔和泵浦源组成的。 10. 激光器特点: 高亮度、高方向性、高单色性和高度的时间空间相干性。 11. ( 重点) 光和原子的三级跃迁: (1). 受激吸收:处于低能级 E1 的原子受到外来光子(能量 12EEhv????)的刺激作用,完全吸收光子的能量而跃迁到高能级 E2 的过程。受激吸收特点: 处于低能级 E1 的原子受到外来光子的刺激作用, 完全吸收光子的能量而跃迁到高能级 E2 的过程(2). 自发辐射: 高能级的原子自发地从高能级 E2 向低能级 E1 跃迁, 同时放出能量为 12EEhv????的光子自发辐射的特点:各个原子所发的光向空间各个方向传播,是非相干光。下图表示自发辐射的过程(3). 受激辐射:当受到外来的能量 12EEhv????的光照射时,高能级 E2 上的原子受到外来光的激励作用向低能级 E1 跃迁,同时发射一个与外来光子完全相同的光子。受激辐射的特点: 当外来激励光子能量为高低两能级能量差时, 才能发生受激辐射。受激辐射的光子与外来光子的特性完全相同, 12. 产生激光的条件: 1 )合适的工作物质(能实现粒子数反转;具有合适的能级结构(亚稳态能级)) 2 )具有外界泵浦(外界激励) 3 )需要激光谐振腔 4) 起振条件——阈值条件 G>G0 5 )稳定振荡条件——增益饱和效应 13. 染料激光器的主要优点是:输出激光波长可以在很宽范围内调谐;有极好的光束质量;激光谱线宽度很窄,可达 10 -50 MHz 线宽。 14. (空) 电子共有化运动: 原来围绕一个原子运动的电子,现在可能转移到邻近原子的同一轨道上去。 1