《光电子技术》第四章课后练习题 一、选择题（20分，2分/题） 1、2017年诺贝尔奖物理学奖颁给LIGO科学合作组织的三名主要成员：雷纳·韦斯（Rainer Weiss）, 巴里·巴瑞希（Barry Barish）, 基普·索恩（Kip Thorne），以表彰他们直接探测到了引力波。LIGO的全称是激光干涉仪引力波天文台，它的基本原理就是迈克尔逊干涉仪。当引力波经过时，干涉仪的双臂长度会有微小的改变，导致产生光程差，科学家们再通过精密测量技术，在各种（）中将微弱的信号捕捉出来。 A. 噪声 B. 周期 C. 振动 D. 振幅 2、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的探测器，称为（）。 A. 相位调制型探测器 B. 相位结合型探测器 C. 相位振动型探测器 D. 相位干涉型探测器 3、半导体激光发光是由（）之间的电子-空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。 A.原子 B.分子 C.离子 D.能带 4、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型（）和玻璃作为工作物质的激光器。 A. 石英晶体. B. 高纯硅 C. 绝缘晶体 D. 压电晶体 5、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（） A. 线行好，按比例地将光信号转换为电信号 B. 灵敏度高，能敏度微小的输入光信号 C. 产品结构简单，易维护 D. 性能稳定，噪声小 6、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（） A. 光电二极管 B. 光电倍增管 C. 光敏电阻 D. 固体激光器 7、红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。 A. 电流 B. 电压 C. 功率 D. 电阻
光电探测技术发展概况 学号：20121226465姓名：熊玉宝 摘要:本文扼要论述光电探测技术重要性，并简要地介绍了光电探测技术的几种主要方法及发展趋势。 关键词:光电；探测；技术 光电探测技术是根据被探测对象辐射或反射的光波的特征来探测和识别对象的一种技术，这种技术本身就赋予光电技术在军事应用中的四大优点，即看得更清、打得更准、反应更快和生存能力更强。 光电探测技术是现代战争中广泛使用的核心技术，它包括光电侦察、夜视、导航、制导、寻的、搜索、跟踪和识别多种功能。光电探测包括从紫外光（0.2～0.4μm）、可见光（0.4～0.7μm）、红外光（1～3μm，3～5μm，8～12μm）等多种波段的光信号的探测。 新一代光电探测技术及其智能化，将使相关武器获得更长的作用距离，更强的单目标/多目标探测和识别能力，从而实现更准确的打击和快速反应，在极小伤亡的情况下取得战争的主动权。同时使武器装备具有很强的自主决策能力，增强了对抗，反对抗和自身的生存能力。实际上，先进的光电探测技术已成为一个国家的军事实力的重要标志。 现代高技术战争的显著特点首先是信息战，而信息战中首要的任务是如何获取信息。谁获取更多信息，谁最早获取信息，谁就掌握信息战的主动权。光电探测正是获取信息的重要手段。微波雷达和光电子成像设备常常一起使用，互相取长补短，相辅相成，可以获取更多信息，可以更早获取信息。前者作用距离远，能全天候工作；后者分辨率高，识别能力和抗干扰能力强。无论侦察卫星、预警卫星、预警飞机还是无人侦察机往往同时装备合成孔径雷达和CCD相机、红外热像仪或多光谱相机。为改进对弹道导弹的预警能力，美国正在研制的天基红外系统（SBIRS）拟用双传感器方案，即一台宽视场扫描短波红外捕获传感器和一台窄视场凝视多色（中波/长波红外、长波红外/可见光）跟踪传感器，能捕获和跟踪弹道导弹从发射到再入大气的全过程。美国已经装备并正在不断改进的CR-135S眼镜蛇球预警机，采用可见光和中波红外像机，能精确测定420km外的导弹发射，确定发动机熄火点，计算出它的弹道和碰撞点。最近在上面加了一台远程激光测距机，其作用距离可达400km。美国海军也在为战区弹道导弹防御
第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0 的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为： 2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对 的天空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为 5.6710-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ=-进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： L e ?A s ?A c l 0 θs θc 第1.2题图
第2节物质的微观粒子模型 要点详解 知识点1 构成物质的粒子模型 1．分子的构成 （1）水的电解模型如图所示。 水电解的实质是水分子分解成原子和原子，氢原子和氧原子重新组合成氢气分子和氧气分子。 （2）分子的定义：分子是由原子构成的，分子可以直接构成物质。在由分子构成的物质中，分子是保持物质的最小粒子。 （3）原子的定义：原子是中的最小粒子（在化学变化中原子不能再分）。原子也可以直接构成物质。 （4）分子与原子的区别与联系 2. 不同的分子 （1）不同种类、不同数目的原子能构成不同的分子。构成分子的原子可以是同种原子，也可以是不同种原子。如1个氧分子由2个氧原子构成，1个臭氧分子由3个氧原子构成，1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。 （2）不同的分子能构成不同的物质。如水由水分子构成，二氧化碳由构成，氢气由氢分子构成。 （3）同种原子在直接构成物质时，如果原子的不同，所形成的物质结构就不同。
如金刚石和石墨都是由碳原子直接构成的，但碳原子的排列方式不同，所以金刚石和石墨的结构也就不同。 例1 （上海市闵行区中考模拟）对于如图，理解错误的是（） A．原子可结合成分子 B．氢分子的形成过程可表示为： C．物质都是由分子构成 D．化学变化的实质是分子的分解和原子的重新组合 知识点2 粒子的大小与质量 1．分子和原子的大小 （1）原子的半径：一般在m数量级。 （2）直观感受分子、原子的大小： ①1mL水约有20滴水，一滴水约含有1021个水分子。 ②如果把水分子放大到乒乓球那么大，乒乓球就要放大到地球那么大。 ③铅笔留下的黑色笔迹是碳原子的堆积，一个句号竟有1018个碳原子。 结论：原子很小，分子也很小。单个的分子和原子无法用肉眼看到，也无法用放大镜和光学显微镜看到，只有用现代最先进的扫描隧道显微镜才能看到一些较大的分子。 2．分子和原子的质量 （1）1个氢原子的质量：1.674×10－27kg；1个氧原子的质量：2.657×10－26kg；1个碳原子的质量：1.993×10－26kg。 （2）1个氢分子的质量：3.348×10－27kg；1个二氧化碳分子的质量：7.307×10－26kg。结论：分子和原子的质量都很小。 说明不同种类的分子和原子质量不同，体积也不同。分子与构成该分子的原子相比，分子的质量（体积）比原子大。但不是所有分子的质量（体积）都比原子大。 例2 （丹东中考）下列关于分子和原子的说法正确的是（） A．分子可分，原子不可分 B．分子间有间隔，原子间没有间隔 C．分子的质量一定比原子的质量大
第4章物质的粒子模型 1．物质存在的状态称为物态。常见的物质状态有固态、液态、气态、。 2．固体、液体和气体的性质 3．物质的粒子模型 ①固体、液体和气体都是由数量巨大的、体积十分微小的粒子构成的。不同的物质由不同的粒子构成。 ②物质的粒子在不停地做无规则运动。温度越高，粒子运动越剧烈。 ③物质的粒子之间都有间隙。 4．两种不同的物质相遇，它们的粒子互相进入对方粒子间的间隙中，这种现象称为扩散现象，表明物质的粒子在不停地做无规则运动。 5．科学家以粒子模型分析物质的三种状态： ①固态：粒子排列有序，结构紧密；粒子之间的间隙很小，粒子之间的相互作用力大；粒子不能自由移动，只能在固定的位置上振动。 ②液态：粒子排列不很整齐，结构较紧密；粒子之间的间隙大，粒子之间的相互作用力小；粒子可在一定范围内自由移动。 ③气态：粒子排列不整齐，结构松散；粒子之间的间隙很大，粒子之间的相互作用力几乎没有；粒子可自由移动。
6．固体、液体和气体粒子之间的间隙相比，气体粒子之间的间隙最大，固体粒子之的间隙最小。因而，在相同的条件下，固体、液体和气体受压时，气体最容易被压缩，固体和液体不容易被压缩。 7．气体粒子不断地撞击容器内壁，产生气压。在同一空间里，气体粒子数量越多，气压越大；温度越高，粒子运动越剧烈，气压越大。 8．地球表面覆盖着一层大气，气体粒子不断撞击地球的表面，从而产生大气压。 9．无液气压计可以用来测量大气压强。当大气压强增大时，气压计内金属盒的厚度会减小；当大气压强减小时，气压计内金属盒的厚度会增大。金属盒厚度改变，带动指针转动，从而显示气压的改变。 10．物体在水中沉或浮是由物质的种类/物质的密度决定的。 11．质量相等、不同物质的物体，体积一般不相同；体积相等、不同物质的物体，质量一般不相同。同种物质的物体，体积大，质量也大，其质量与体积之比相同。 12．物质单位体积的质量称为密度。密度的计算公式是密度＝质量/密度。密度的单位是克/厘米3（g/cm3）和千克/米3（kg/m3）。 13．要测一块长方体固体的密度，可用刻度尺测出它的长、宽、高，再用电子天平测出它的质量，然后用质量除以体积就可以得到它的密度。 14．当固体、液体和气体放在一起时，密度小的物体浮在密度大的物体之上。例如木块浮在水面上，是因为木材的密度比水的密度小。 15．热空气的密度比冷空气的密度小，这是因为空气受热时，空气粒子的运动剧烈，使粒子之间的间隙增大，密度减小。热空气会浮在冷空气之上，这就是热气球上升的原因。 16．物体受热时，粒子运动加剧，粒子之间的间隙相应增大，形成了物体受热膨胀的现象。物体遇冷时，粒子之间的间隙减小，物体收缩。 17．如果加热程度相同，气体膨胀最明显，液体次之，固体最不明显。 18．受热时，双金属片会弯曲，原因是不同金属的膨胀程度不同。恒温器利用双金属片受热弯曲的原理，控制电路的开关，从而控制温度。 19．人们利用热胀冷缩原理设计成不少元件或产品，如：温度计、日光灯、双金属片恒温器等。热胀冷缩也造成危害，如电线不拉紧是为了防止天冷电线收缩时，不至于因两端固定而被拉断，类似的例子还有路面留伸缩缝、蒸汽管中间有伸缩管等。
光电检测技术与应用课后答案 第1章 1、举例说明你说知道的检测系统的工作原理。 （1）光电检测技术在工业生产领域中的应用：在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位…（2）光电检测技术在日常生活中的应用： 家用电器——数码相机、数码摄像机：自动对焦---红外测距传感器自动感应灯：亮度 检测---光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：温度检测---热敏电阻、热电偶遥控接收：红外检测---光敏二极管、光敏三极管可视对讲、可视电话：图像获取---面阵CCD 医疗卫生——数字体温计：接触式---热敏电阻，非接触式---红外传感器办公商务——扫描仪：文档扫描---线阵CCD 红外传输数据：红外检测---光敏二极管、光敏三极管（3）光电检测技术在军事上的应用：夜视瞄准机系统：非冷却红外传感器技术激光测距仪：可精确的定位目标光电检 测技术应用实例简介点钞机 （1）激光检测—激光光源的应用用一定波长的红外激光照射第五版人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假。由于仿制 困难，故用于辨伪很准确。（2）红外穿透检测—红外信号的检测红外穿透的工作原理是利用人民币的纸张比较坚固、密度较高以及用凹印技术印刷的油墨厚度较高，因而 对红外信号的吸收能力较强来辨别钞票的真假。人民币的纸质特征与假钞的纸质特征 有一定的差异，用红外信号对钞票进行穿透检测时，它们对红外信号的吸收能力将会 不同，利用这一原理，可以实现辨伪。 （3）荧光反应的检测—荧光信号的检测荧光检测的工作原理是针对人民币的纸质进行检测。人民币采用专用纸张制造（含85％以上的优质棉花），假钞通常采用经漂白处理后的普通纸进行制造，经漂白处理后的纸张在紫外线（波长为365nm的蓝光）的照射下会出现荧光反应（在紫外线的激发下衍射出波长为420－460nm的蓝光），人民 币则没有荧光反应。所以，用紫外光源对运动钞票进行照射并同时用硅光电池检测钞 票的荧光反映，可判别钞票真假。 （4）纸宽的检测—红外发光二极管及接收二极管的应用主要是用于根据钞票经过此红外发光及接收二极管所用的时间及电机的转速来间接的计算出钞票的宽度，并对机器 的运行状态进行判断，比如有无卡纸等；同时也能根据钞票的宽度判断出其面值。
α粒子散射实验 实验报告 一．实验目的 1.初步了解近代物理中有关粒子探测技术和相关电子学系统的结构，熟悉半 导体探测器的使用方法； 2.实验验证卢瑟福散射的微分散射截面公式 二．实验原理 1.瞄准距离与散射角的关系 视α粒子和电子均为点电荷，假设两者间作用力只有静电斥力， 如图1，散射角θ，瞄准距离b ， α粒子质量为m ，入射速度为0v ， 则： （1） （2） 2.卢瑟福微分散射截面公式 设有截面为S 的α粒子束射到厚度为t 的靶上，靶的原子数密度为n ， 则α粒子散射到θ 方向单位立体角内每个原子的有效散射截面为： （3） 设实验中探测器的灵敏面积对靶所张的立体角为Δ ,在某段时间内射 2co t 2b D θ= Ω
到靶上的粒子总数为T，则观察到的粒子数为： （4）三．实验仪器 粒子源真空室探测器与计数系统真空泵 四．实验数据及处理 1．原始数据及处理 表1 探测到的粒子数count与散射角的关系 Angle/°Angle /rad count1count2count3count4count5N=count average count median -10-0.175 668 687 634 683 719 678 683 -9-0.157 806 790 738 824 776 787 790 -8-0.140 875 919 924 923 904 909 919 -7-0.122 1020 1002 960 1032 999 1003 1002 -6-0.105 1069 1092 1100 1075 1058 1079 1075 -5-0.087 1149 1188 1201 1115 1149 1160 1149 -4-0.070 1173 1148 1164 1196 1171 1170 1171 -3-0.052 1190 1225 1225 1236 1237 1223 1225 -2-0.035 1222 1256 1288 1283 1225 1255 1256 -1-0.017 1295 1284 1292 1296 1278 1289 1292 00.000 1310 1290 1281 1264 1355 1300 1290 10.017 1275 1264 1299 1231 1253 1264 1264 20.035 1283 1188 1220 1274 1250 1243 1250 30.052 1248 1236 1211 1201 1257 1231 1236 40.070 1107 1134 1083 1116 1132 1114 1116 50.087 1184 1103 1150 1105 1132 1135 1132 60.105 939 919 932 894 934 924 932 70.122 811 882 757 853 837 828 837 80.140 723 697 729 715 715 716 715 90.157 612 622 627 615 610 617 615 100.175 514 501 541 517 501 515 514 110.192 382 381 412 381 405 392 382 120.209 277 279 310 335 294 299 294 130.227 250 225 227 228 163 219 227 140.244 164 176 160 168 179 169 168 150.262 148 108 127 116 135 127 127 160.279 85 82 65 72 78 76 78 170.297 40 43 33 34 45 39 40 180.314 40 43 33 34 45 39 40 190.332 31 29 28 29 22 28 29 200.349 20 25 20 14 24 21 20
第2节物质的微观粒子模型 1教学目标 1、知道物质是由分子构成的，分子是由原子构成，物质也可由原子直接构成。 2、知道原子组成分子时结构和种类不同，物质的性质也不同。 3、认识分子微粒的大小、质量的数量级。 2学情分析 学生学完模型与符号之后，有进一步了解微观世界的兴趣。同时本班学生基础较差，打算从复习入手，从感性到理性，从宏观到微观。 3重点难点 重点：知道物质的不同构成：分子、原子和离子。 知道物质构成与性质的关系。 难点：认识微粒的数量级的大小。 4教学过程 教学活动 活动1【讲授】物质的微观粒子模型 教学目标 1、知道物质是由分子构成的，分子是由原子构成，物质也可由原子直接构成。 2、知道原子组成分子时结构和种类不同，物质的性质也不同。 3、认识分子微粒的大小、质量的数量级。 重点难点分析 重点：知道物质的不同构成：分子、原子和离子。
知道物质构成与性质的关系。 难点：认识微粒的数量级的大小。 课程资源的准备与开发用橡皮泥和牙签让学生制作分子模型 实验：称量米的质量 教学预设调控对策 【复习】你对分子的了解有多少？ －－物质由分子构成；分子在不停地运动；分子间有间隙； 【引入】分子又是由什么粒子构成的呢？ 【分析】水电解实验：说明水是由氢、氧元素组成； 水分子是由更小的粒子构成的－－原子构成。 由这个实验还可以知道： 1、分子和原子的区别：在化学变化中，分子可分，原子不可再分。 2、化学变化的实质：分子分割成原子，原子重新组合成新的原子。 3、化学变化和物理变化的本质区别：在变化中，物质的分子变成了其它物质的分子，就是化学变化。在变化中，物质的分子还是原来的分子，只是分子间的距离发生了变化，就是物理变化。 【介绍】人类对原子的认识历程。（资料打印） 我们用模型来认识分子、原子，表示化学反应过程。 【结论】 一、物质－－分子－－原子 宏观－－微观－－－－物质组成的层次性 【了解】不同的物质由不同的微粒构成。
第一章： 1，光电检测系统的基本组成及各部分的主要作用？ 光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电信号放大与处理[存储，显示，控制] 作用：光学变换：将被测量转换为光参量，有时需要光信号的匹配处理，目的是更好的获得待测量的信息。 电信号放大与处理的作用：存储，显示，控制。 第二章： 1、精密度、准确度、精确度、误差、不确定度的意义、区别。 答：精密度高指偶然误差较小，测量数据比较集中，但系统误差大小不明确； 准确度高指系统误差较小，测量数据的平均值偏离真值较少； 精确度高指偶然误差和系统误差都比较小，测量数值集中在真值附近； 误差=测量结果-真值；不确定度用标准偏差表示。 2、朗伯辐射体的定义？有哪些主要特性？ 答：定义：辐射源各方向的辐亮度不变的辐射源。特性：自然界大多数物体的辐射特性，辐亮度与观察角度无关。 3、光谱响应度、积分响应度、量子效率、NEP、比探测率的定义、单位及物理意义。 答：灵敏度又叫响应度，定义为单位辐射度量产生的电信号量，记作R，电信号可以是电流，称为电流响应度；也可以是电压，称为电压响应度。对应不同辐射度量的响应度用下标来表示。辐射度量测量中，测不同的辐射度量，应当用不同的响应度。 对辐射通量的电流响应度(AW-1 ) 对辐照度的电流响应度(AW-1 m 2 ) E 对辐亮度的电流响应度(AW-1 m 2 Sr)L 量子效率：在单色辐射作用于光电器件时，单位时间产生的的光电子数与入射的光子数之比，为光电器件的量子效率。 NEP：信噪比等于1时所需要的最小输入光信号的功率。单位：W。物理意义：反映探测器理论探测能力的重要指标。 比探测率：定义；物理意义：用单位探测系统带宽和单位探测器面积的噪声电流来衡量探测器的探测能力。 第三章： 1、光源的分类及各种光源的典型例子；相干光源和非相关光源包括哪些？ 答：按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源和非相干光源；按发光机理可分为：热辐射光源，常用的有：太阳、黑体源、白炽灯，典型军事目标辐射；气体辐射光源，广泛用作摄影光源；固体辐射光源，用于数码、字符和矩阵的显示；激光光源，应用：激光器。相干光源：激光；非相关光源：普通光源。 2、对一个光电检测系统的光源通常都有哪方面要求？ 答：1.波长（光谱）特性2.发光强度（光功率）3.光源稳定性（强度、波长） 3、辐射效率和发光效率的概念及意义 答：在给定λ1～λ2波长范围内，某一辐射源发出的辐射通量与产生这些辐射通量所需比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率；某一光源所发射的光通量与产生这些光通量所需的电功/率之比，就是该光源的发光效率。 4、色温，配光曲线的概念及意义 答：色温：如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的
第一章 1. 设在半径为R c 的圆盘中心法线上，距盘圆中心为l 0处有一个辐射强度为I e 的点源S ，如图所示。试计算该点源发射到盘圆的辐射功率。 解：因为 ， 且 ()??? ? ??+-=-===Ω?2200 0212cos 12sin c R R l l d d r dS d c πθπ?θθ 所以??? ? ??+-=Ω=Φ2 20012c e e e R l l I d I π 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: 强度定义:Ω Φ= d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：2 cos l A d c c θ?= Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：2 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天空背 景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 ΩΦd d e e I = r r e e A dI L θ?cos = l 0 S R c 第1.1题图 L e ?A s ?A c l 0 θs θc 第1.2题图
光电子技术复习题总结（2012.6.1） 第一章：光的基础知识及发光源 1.光的基本属性？ 光具有波动和粒子的双重性质，即具有波粒二象性。 2.激光的特性？ （1）方向性好（2）单色性好（3）亮度高(4)相干性好 3.玻尔假说：定态假设和跃迁假设？ （1）定态假设；原子存在某些定态，在这些定态中不发出也不吸收电磁辐射能。原子定态的能量只能采取某些分立的值E1、 E2 、……、En ，而不能采取其它值。 （2）跃迁假设；只有当原子从较高能量En的定态跃迁到较低能量Em的定态时，才能发射一个能量为h的光子。 4.光与物质的共振相互作用的三种过程？ 受激吸收、自发辐射、受激辐射 5.亚稳态？ 自发辐射的过程较慢时，粒子在E2能级上的寿命就长，原子处在这种状态就比较稳定。寿命特别长的激发态称为亚稳态。其寿命可达10-3~1s，而一般激发态寿命仅有10-8s。 6.受激辐射的光子性质？ 受激辐射的光子的频率、振动方向、相位都与外来光子一致。 7.受激吸收和受激辐射这两个过程的关系？宏观表现？ 两能级间受激吸收和受激辐射这两个相反的过程总是同时存在，相互竞争，其宏观效果是二者之差。当吸收过程比受激辐射过程强时，宏观看来光强逐渐减弱；反之，当吸收过程比受激辐射过程弱时，宏观看来光强逐渐加强。 8.受激辐射与自发辐射的区别？ 最重要的区别在于光辐射的相干性，由自发辐射所发射的光子的频率、相位、振动方向都有一定的任意性，而受激辐射所发出的光子在频率、相位、振动方向上与激发的光子高度一致，即有高度的简并性。 9.光谱线加宽现象？ 由于各种因素影响，自发辐射所释放的光谱并非单色，而是占据一定的频率宽度，分布在中心频率v0附近一个有限的频率范围内，自发辐射的这种现象称为光谱线加宽。 10.谱线加宽的原因？ 由于能级有一定的宽度，所以当原子在能级之间自发发射时，它的频率也有一个变化范围△vn. 11.谱线加宽的物理机制分为哪两大类？它们的区别？ 分为均匀加宽和非均匀加宽两大类。 均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的。发光粒子的光谱因物理因素加宽后中心频率不变,由它们迭加成的光源光谱形状与发光粒子相同。 非均匀加宽：引起谱线加宽的物理因素对介质中的每个发光原子不一定相同，每个发光原子所发的光只对谱线内某些确定的频率。发光粒子的光谱因物理因素使得中心频率发生变化,由它们迭加成的光源光谱形状与发光粒子不同。
1目的:建立洁净区（室）悬浮粒子监测操作规程，保证洁净区（室）空气的质量。 2范围:适用于公司洁净区悬浮粒子的监测。 3职责 3.1 质量管理部、生产技术部、工程设备部负责悬浮粒子超标调查； 3.2 QC 负责进行监测、检测； 3.3 QA负责监督本规程的执行，确保药品生产及检测环境符合要求。 4内容 4.1 术语及定义 4.1.1警戒限：系统的关键参数超出正常范围，但未达到纠偏限度，需要引起警觉，可能需要采取纠正措施的限度标准，本规程用来指示环境中的悬浮粒子数是否有偏离正常水平的可能性。 4.1.2 纠偏限：系统的关键参数超出可接受标准，需要进行调查并采取纠正措施的限度标准。本规程用来表示环境中的悬浮粒子数污染水平已严重偏离正常水平，并且对产品质量造成污染的风险，需要立即采取纠正措施。 4.1.3 合格限：法规规定的限度。 4.1.4 空态:洁净室(区)在净化空气调节系统已安装完毕且功能完备的情况下,但没用生产设备、原材料或人员状态。 4.1.5 静态 4.1. 5.1 静态a：洁净室(区)在净化空气调节系统已安装完毕且功能完备的情况下,生产工艺设备已安装、洁净室(区)内没有生产人员的状态。 4.1. 5.2静态b：洁净室(区)在生产操作全部结束，生产人员撤离现场并经过20min自净后。
4.1.6 动态：洁净室(区)在已处于正常生产状态，设备在指定的方式下运行，并且有指定的人员安装规程操作。 4.2 监测标准 4.3 监测频率 4.4 测试时间 在空态和静态a测定时,对单向流洁净室(区)而言,测试宜在净化空调系统正常时间不少于10min后开始。对非单向流洁净室(区),测试宜在净化空调系统正常运行时间不少于30min 后开始。在静态b测试是，对单向流洁净室(区)，测试宜在生产操作人员册立现场并经过10min 自净后开始；对非对象流洁净室(区)，测试宜在生产操作人员册立现场并经过20min自净后开始。
光电技术与光电检测技术概述 摘要：光电技术是以激光，红外，微电子等为基础的，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成的高新技术。光电检测技术是光电技术中最主要最核心的部分，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术 以及测量信息的光电处理技术等。如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光 跟踪测量，激光测量，光纤测量，图象像测量等。它集中发展了光学和电子固有的技术优势，形成了许多崭新功能和良好的技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛的应用和巨大的潜力，成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱，受到了各方面重视，从而得到了快速发展。 关键词：光电技术光电检测技术 引言 在当前信息化社会中，光电技术已成为获取光学信息或提取他信息的手段。它是人类能更有效地扩展自身能力，使视觉的长波延长到亚毫米波，短波延伸至X射线、γ射线，乃至高能粒子。并且可以在飞秒级记录超快速现象，如核反应、航空器发射等的变化过程。而且光电检测技术是一种非接触测量的高新技术，是光电技术的核心和重要组成部分。通过光电检测器件对载荷有被检测物体信息的光辐射进行检测，并转换为电信号，经检测电路、A/D变换接口输入微型计算机进行运算、处理，最后得出所需检测物的几何量或物理量等参数。因此，光电检测技术是现代检测技术的重要手段和方法，是计量技术的一个重要发展方向。 一、光电技术与光电检测技术的含义 现代科学技术发展的一个显著性特点是纵横交叉，彼此渗透，边缘科学不断露头和进展迅速。由于光学现象可以进行近似线性化使它可以采用有关线性系统的一般原理，因此在电系统中的许多行之有效的理论和分析方法都可以移植到光学中来。随着大规模集成电路的发展，光学也开始向集成化发展。 光电技术是以激光，红外，微电子等为基础的，由光学、精密机械、电子和计算机技术结合而成的高新技术。它集中发展了光学和电子固有的技术优势，形成了许多崭新功能和良好的技术性能，在国民经济、国防、科学研究等各方面有着广泛的应用和巨大的潜力，成为新技术革命时代和信息社会的重要技术支柱，受到了各方面重视，从而得到了快速发展。 光电检测技术是光电技术中最主要最核心的部分，它主要包括光电变换技术、光信息获取与光信息测量技术以及测量信息的光电处理技术等。如用光电方法实现各种物理量的测量，微光、弱光测量，红外测量，光扫描、光跟踪测量，激光测量，光纤测量，图象像测量等。 光电检测技术将光学技术与电子技术相结合实现对各种量的测量，是21世纪的尖端科学，它将对整个科学技术的发展起着巨大的推动作用。同时它本身涵盖了众多的科学技术，它的发展带动了众多科学技术的发展，并在交流与发展的过程中，形成了巨大的光电产业。 二、光电技术与光电检测技术的发展 光电技术与光电检测技术的发展主要是在1960年成功研制红宝石激光器以后，接着又发明了He-Ne激光的气体激光器和GaAs半导体激光器等。激光器的发明为光电技术与光电检测技术的发展给与了革命性的推动，因为它不断给光电检测器提供主动照明的可能，而且有了传送、接收和加工
六年级科学上册第4章物质的粒子模型4.1物态常见的物质状态 教案设计牛津上海版 常见的物质状态及其性质 一、教学目标 知识与技能 1、知道物质有三种状态——固态、液态和气态。 2、了解物质三种状态的共同性质。 过程与方法 观察并描述固体、液体、气体的特性 情感态度与价值观 1、培养学生合作学习的精神。 2、使学生在团队活动中体验成功的喜悦。 三、重点和难点 重点： 1、区分固态、液态、气态的性质。 2、知道物质三种状态的性质。 难点： 根据实验现象归纳总结物质的性质。 四、教学准备 1、幻灯投影片。 2、学生每小组(4-6人):小木块、水、植物油、密封于玻璃容器中的二氧化氮气体、二氧化碳气体、橡皮、密封于玻璃容器中的空气、铁钉、有机玻璃、橡皮泥、玻璃棒、石块、泡沫塑料、牛奶、酒精、烧杯、锥形瓶、试管、玻璃片、酒精灯、量筒等。
3、设计说明 本课时是第四单元的第一课，从学生已有的知识入手，区分并认识物质的三态，通过小组活动，让学生观察、讨论、归纳出固体、液体、气体的特性，为学习“粒子理论”打下基础。 本课时主要以学生活动为主：在学习物质的状态时，由老师提供几种不同的物质，学生进行分类，学习气体、液体、和固体性质的时候，由老师提出可探究的问题，设计好活动，学生自己操作，观察现象，记录结果，小组讨论分析后师生共同归纳，得出结论。
五、训练与评价 探究活动设计说明活动1：物质的分类 活动2：气体的性质 活动3：液体的性质 活动3：固体的性质
活动记录纸 活动1：物质的分类 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿分类的依据＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 活动2：气体的性质 活动3：液体的性质 活动4：固体的性质
光电子技术安毓英习题答案(完整版)
第一章 2. 如图所示，设小面源的面积为?A s ，辐射亮度为L e ，面源法线与l 0的夹角为θs ；被照面的面积为?A c ，到面源?A s 的距离为l 0。若θc 为辐射在被照面?A c 的入射角，试计算小面源在?A c 上产生的辐射照度。 解：亮度定义: r r e e A dI L θ?cos = 强度定义:Ω Φ =d d I e e 可得辐射通量：Ω?=Φd A L d s s e e θcos 在给定方向上立体角为：20 cos l A d c c θ ?=Ω 则在小面源在?A c 上辐射照度为：20 cos cos l A L dA d E c s s e e e θθ?=Φ= 3.假如有一个按朗伯余弦定律发射辐射的大扩展源（如红外装置面对的天 空背景），其各处的辐亮度L e 均相同，试计算该扩展源在面积为A d 的探测器表面上产生的辐照度。 答：由θcos dA d d L e ΩΦ = 得θcos dA d L d e Ω=Φ，且() 2 2cos r l A d d +=Ωθ 则辐照度：()e e e L d r l rdr l L E πθπ =+=? ?∞ 20 0222 2 7.黑体辐射曲线下的面积等于等于在相应温度下黑体的辐射出射度M 。试有普朗克的辐射公式导出M 与温度T 的四次方成正比，即 M=常数4T ?。这一关系式称斯特藩-波耳兹曼定律，其中常数为5.67 10-8W/m 2K 4 解答：教材P9，对公式2 1 5 1 ()1 e C T C M T e λλλ=-进行积分即可证明。 第二章 3．对于3m 晶体LiNbO3，试求外场分别加在x,y 和z 轴方向的感应主折射率及相应的相位延迟（这里只求外场加在x 方向上） 解：铌酸锂晶体是负单轴晶体，即n x =n y =n 0、n z ＝n e 。它所属的三方晶系3m 点群电光系数有四个，即γ22、γ13、γ33、γ51。电光系数矩阵为： L e ?A s ?A c l 0 θs θc 第1.2题图
第一章 光电系统的常用光源 1、可见光的波长、频率和光子的能量范围分别是多少？ 解：可见光的波长为：380~780nm 频率可由公式算出：Hz C f 1468 10)89.7~85.3(10)78.0~38.0(103?=??==-λ 光子的能量范围由公式可算出： J h E 19143410)23.5~55.2(10)89.7~85.3(10626.6--?=???==ν 3、一只白炽灯，假设各向发光均匀，悬挂在离地面1.5m 的高处，用照度计测得正下方地面的照度为30lx ，求出该灯的光通量。 解：lm L R dS L dS d L v v v v v 84830)5.1(14.3427030)5.1(44222=???==??===Φ∴Φ=?πππΘ 4、一只He ——Ne 激光器（波长为632.8nm ）发出激光的功率为2mW 。该激光束的平面发散角为1mrad ，激光器的放电毛细管直径为1mm 。 1）求出该激光束的光通量、发光强度、光亮度、光出射度。 2）若激光束投射在10m 远的白色漫反射屏上，该漫反射屏的反射比为0.85，求该屏上的光亮度。 解：1）在nm 8.632=λ时，V （λ）=0.24 lm V k v e m 328.010224.0683)()()(3=???=Φ=Φ-λλλ 又R r =2sin θ ，且θ=1mrad=0.057度，故：41097.42057.0sin 2sin -?==o θ 724222221076.7)1097.4(14.3)2(sin )(--?=??=====ΩθπππR r R r R dS 则发光强度cd d d I v v v 57102.410 76.7328.0?==?=ΩΦ=ΩΦ=- 光亮度211235 2/1035.51)2101(14.3102.4cos cos m cd r I dS dI B v v v ?=????===-θ πθ
物质由粒子构成 【学习目标】 1．认识物质是由分子、原子等微观粒子构成的。 2．了解微观粒子的基本特征 【学习重难点】 运用分子的知识解释某些日常现象 【学习过程】 1．成下列内容（时间：8分钟、分数：每空5分，共60分） （1）物质是由_______、________等微观粒子构成的。 （2）通常分子的______和______都很小。 （3）微观粒子总是在不断 ______着，花香在空气中的扩散、湿衣服中的水在晾晒下的挥发都是 ___________的结果。 （4）通常情况下，物质温度越高，分子运动越______。 （5）氧气、石油气等气体可压缩储存于钢瓶中，是因为分子之间有______。在受压的情况下，分子间的间隔______。 （6）相同质量的同种物质在固态、液态和气态时所占体积不同，是因为它们分子间的___ ____不同。物体的热胀冷缩现象，是因为物质分子间的间隔受热时______，遇冷时______。 2．相互交流讨论 3．同桌相互交换导学案并相互评改，打分（时间：2分钟） 4．展示答案，比对并判断正误（时间：3分钟） 探究提升 1．材料：一滴水中大约有1.67x1021水分子，如果每人每分钟数100个分子，那么一滴水中的水分子个数就需30亿人数一万年才能数完。 读完上述材料，我认为分子具有的特点是____________________。（时间：4分钟） 2．实验一：用两支烧杯分别取等量的冷水和热水，静置一会儿，分别向两支烧杯中同时加入等量的品红，观察现象。 我观察到的现象是（1）_______________；（2）__________________。（时间：4分钟） 3．实验二：（时间：8分钟） （1）向盛有约20mL水的小烧杯A中滴加几滴酚酞溶液，我观察到溶液颜色为：____。 （2）从烧杯A中取少量溶液置于试管中，向其中慢慢滴加浓氨水，我观察到的现象是：______________。 （3）另取一个小烧杯B，加入约5mL浓氨水。用一个大烧杯罩住A、B两个小烧杯，观察两分钟，我观
第4章物质的粒子 热胀冷缩 一、教学目标 知识与技能 1、认识固体、液体和气体的热胀冷缩现象及其在日常生活中的应用； 2、学会用粒子理论解释物体的热胀冷缩现象。 过程与方法 1、通过观察固体的热胀冷缩和体验气体和液体热胀冷缩的活动，认识并体验物质具有 热胀冷缩的特性； 2、通过讨论，能解释热胀冷缩原理在实际应用的一些实例。 情感、态度和价值观 在活动中培养学生科学的观察和记录的方法； 通过对日常生活中实例的解释，激发学生关注和探索身边事物和现象的兴趣 二、重点和难点 重点： 1.认识物体具有的热胀冷缩现象 2.热胀冷缩的原理在日常生活中的运用 难点： 用粒子理论解释物体的热胀冷缩 三、教学准备 【教学器材】教师演示：一套测试固体膨胀的仪器、双金属片、火警警报系统模型学生活动：烧杯、试管、玻璃管、橡皮塞、热水、冰水、体温计【教学资源】各种热胀冷缩现象的图片 学习纸 四、教学过程
3、设计说明 由于学生已经学习了影响物质粒子的运动速度以及粒子之间的距离的因素是温度的高低，所以这节课主要通过探究固体、液体和气体在加热和冷却的情况下体积变化的活动，让学生学会用物质的粒子模型来解释生活中的热胀冷缩现象。再通过探究双金属片、火警报警器以及温度计的工作原理，让学生理解人类对热胀冷缩现象的应用。 教学开始通过一个小魔术来创设学习情景，激发学生学习新内容的兴趣。带着问题进入新课的学习。然后用直观教具和实验器材，通过教师的演示活动和学生的探究活动，引导学生从事实中发现问题并找到问题的症结。 五、训练与评价 教师：
探究活动设计说明 活动一：加热与冷却 活动目标：通过探究活动认识固体、液体和气体的热胀冷缩现象，及其在日常生活中的应用；
· 光电检测技术与应用 论文 论文题目: 光电检测技术应用及其前景】 院系应用物理与材料学院 专业应用物理 学号 学生姓名郭梓浩 指导教师孙鲁 — 完成日期 2014年6月10日
摘要在科学技术高速发展的现代社会中，人类已经入瞬息万变的信息时代，人们在日常生活，生产过程中，主要依靠检测技术对信息经获取、筛选和传输，来实现制动控制，自动调节，目前我国已将检测技术列入优先发展的科学技术之一。由于微电子技术，光电半导体技术，光导纤维技术以及光栅技术的发展，使得光电传感器的应用与日俱增。这种传感器具有结构简单、非接触、高可靠性、高精度、可测参数多、反应快以及结构简单,形式灵活多样等优点，在自动检测技术中得到了广泛应用，它一种是以光电效应为理论基础，由光电材料构成的器件。 关键词传感器微电子半导体自动检测— Abstract In the high-speed development of science and technology of modern society, mankind has into rapidly changing information era, people in daily life, the production process, rely mainly on detection techniques of information by acquiring, screening and transmission, to achieve the brake control, automatic adjustment, at present our country has put detection techniques listed in one of the priority to the development of science and technology.Because of microelectronics technology, photoelectric semiconductor technology, the development of optical fiber and grating technology, makes the application of the photoelectric sensor is growing.This kind of sensor has the advantages of simple structure, non-contact, high reliability, high precision, measurable parameters, quick reaction and simple structure, the advantages of flexible and varied in form, has been widely applied in the automatic detection technology, it is a kind of based on the theoretical basis of the photoelectric effect, composed of photoelectric material device. Key words The sensor microelectronics