单电子辐射跃迁选择定则的讨论
（理学院物理系物理学）
摘要
原子辐射跃迁选择定则是原子物理学中的一个重要原则。本文主要采用两种方法对单电子辐射跃迁选择定则进行讨论。第一种方法，利用量子方法讨论；第二种方法，利用半经典方法讨论；两种方法分别对电子的轨道和自旋有无耦合的情况下进行了推导。用两种不同的方法，得到了一致的结果。
关键词：电偶极辐射；跃迁几率；角动量守恒；量子数；选择定则
Discussion of Single Electron’s transition Selection Rule
(Department of Physics, College of science, Physics )
Abstract
Selection rule of atom transition is one of the important principles in the atom physics. This paper adopts two methods to discuss the selection rule of the single electron transition.In the first method, quantum method is used to analyze the problem.In the second method, semiclassical method is used to discuss the thesis. Two cases that the electric orbit and spin have coupling and no coupling are respectively discussed in both methods. By two different methods, the same result is conclued.
Keywords：Electric dipole radiation；Transition probability；Conservation of angular momentum；Quantum number；Selection rule
目录
1 引言 (1)
2 量子方法讨论选择定则 (1)
2.1 电子的轨道和自旋无耦合的情况 (1)
2.2 电子的轨道和自旋有耦合的情况 (3)
3 半经典方法讨论选择定则 (7)
3.1 角动量的矢量合成法则 (7)
3.2 电子组态变动定则 (7)
3.3 L S
-无耦合的跃迁选择定则 (9)
3.4 L S
-有耦合的跃迁选择定则 (10)
4 结论 (11)
参考文献 (12)
致谢 (13)
1引言
微观粒子（分子、原子、原子核、基本粒子等）的运动规律，是本世纪二十年代在总结大量实验事实和旧量子论的基础上建立起来的。随着它的出现，人类对于物质微观结构的认识日益深入，从而能较深刻地掌握物质的微观理论，为用于生产开辟了广阔的途径。
电子跃迁就是微观状态发生跳跃式变化的过程。由于微观粒子的状态常常是分立的，所以从一个状态到另一个状态的变化常常是跳跃式的。跃迁选择定则有很多种，不同跃迁遵从不同的跃迁选择定则。从跃迁的性质来分，主要分为电性和磁性两种。在原子物理中涉及的L-S 耦合跃迁选择定则指的是电偶极矩跃迁，原因是电偶极矩跃迁强度比磁极跃迁和多极矩跃迁强度大得多（5810~10倍）。原子的辐射跃迁选择定则也是指电偶极辐射跃迁选择定则。
本文采用量子和半经典两种方法，分别从电子的轨道和自旋（L-S ）有无耦合的情况下对电偶极辐射跃迁选择定则加以讨论。使人们对单电子辐射跃迁选择定则有更加深入的理解。
2量子方法讨论选择定则
下面分别从电子的轨道和自旋有无耦合的情况下对单电子辐射跃迁选择定则进行讨论。
2.1电子的轨道和自旋无耦合的情况
原子对光的发射和吸收是原子体系与光相互作用所产生的现象。当光照射到原子上
时，光波中的电场ε
和磁场B
都对原子中的电子有作用，但和电场的作用相比较，磁场对
电子的作用可以忽略，所以只考虑光波中的电场对电子的作用。对于入射光为各向同性，且偏振是无规则的，则原子体系在单位时间内由k Φ态跃迁到m Φ态的几率为：
()22
2
2
43s k m m k m k e w I r πω→=
（1）
由此可知，当且仅当mk m k r r φφ=
不为零,即其三个直角坐标系分量,m k m k z x 和m k y 不全为
零时，原子光吸收的跃迁几率方不为零。再由：
22
2
43s km m k
m k e B B r π== （2） 2
22
m k
km km A B c
ωπ=
（3）
两式可知原子受激发射和自发发射的跃迁几率也不为零。其中 km B 表示吸收系数，m k B 表
示受激发射系数，km A 表示自发发射系数。这称原子在0
m E 和0k E 两能级之间的跃迁是允许
的。否则，辐射跃迁是禁戒的。因此0m k r ≠
这个条件，可以得出产生原子跃迁选择定则。
我们具体讨论氢原子、类氢离子及碱金属原子。其哈密顿算符写成为()20
??2p H V r μ
=+
其本征矢量若用电子自旋——轨道角动量无耦合的态矢量,,
,
l s n l m m ，在?r
和?z s 共 同表象写为：
()()()(),,l
s
l s nlm m
z nl lm m z r s R r Y X s ψθ?=
（4）
则m k z 的具体形式是
:
?,
,
,
,,
,
l s
l s n l m m z n l m m ''''
()()*
cos s s n l m l
l m m nlm r r r d δψ
θψτ
'''
'=?()()()()2*
3
*
,cos ,s s n l l l m m nl l m lm R r R r r dr Y Y d ππδθ?θθ?''∞'''=Ω??
?
（5）
利用球谐函数的一个递推公式：
1,1,cos l l
l lm l m
l m Y θ+-=
+
（6）
及球谐函数的正交归一化表示式，可知若满足：
1
00l
l
l s
s
s
l l l m m m m m m '''?=-=±?=-=?=-
=
（7） 时，则矩阵元
?,
,
,
,,
,
0l s
l s n l m m z n l m m ''''≠
同样，m k
x 和m k y 的具体形式分别为：
?,
,
,
,,
,
l s
l s n l m m x n l m m ''''
()()*
sin cos s s n l m l
l m m nlm r r r d δψ
θ?ψτ'''
'=?
()()()()2*
3
*0
,sin ,2
s s n l l l i i m m nl l m lm e
e R r R r r dr Y
Y d ?
?
ππδθ?θ
θ?''-∞'''
+=Ω??
?
（8）
?,,
,
,,
,
l s
l s n l m m y n l m m ''''
()()*
sin sin s s n l m l
l m m nlm r r r d δψ
θ?ψτ
'''
'=?()()()()2*3
*
,sin ,2
s s n l l l i i m m nl l m lm e
e R r R r r dr Y
Y d ?
?
ππδθ?θ
θ?''-∞
'''
-=Ω??
?
（9）
利用球谐函数的另一个递推公式：
1,
11,1)1)
s i n
1)
l
l
l i l m l m l m e Y Y Y ?
θ±+±-±=± （10）
及球谐函数的正交归一化表示式可知，若
1
10l l l s s s l l l m m m m m m '''?=-=±?=-=±?=-= （11）
时，则矩阵元
?,,,,,,0l s l s n l m m x n l m m ''''≠
?,
,
,
,,
,
0l s
l s n l m m y n l m m ''''≠
综合（7）（11）两式可知：
1
0l s l m m ?=±?=?=
为跃迁的电偶极辐射选择定则。
原子的两个定态,,
,l s
n l m m ''''和,,
,l s n l m m 之
间如果满足上式，则在电偶极近似下光吸收和发射的跃迁几率不等于零，会有光谱线产生。
2.2电子的轨道和自旋有耦合的情况
原子由一种态跃迁到另一种态有一定的几率，设电子的自旋和轨道有耦合作用下电子的本征态为j
nljm ψ。则电子由态j
nljm ψ跃迁到j
n l j m ψ''''电偶极自发跃迁几率为:
22
2
3
43n n n n e A r c
ω''→=
（12）
其中,n n '各代表4个量子数，()nl n l E E ω''=- 。上式中
2
222
n n n
n n n
n n
r x
y
z
''''=++ （13）
三个矩阵元中至少有一个不等于零，跃迁才是允许的。j
nljm ψ可以表示为：
()(),,j
j
nljm nl ljm
z R r s ψφθ?= （14）
其中()n l R r 为径向波函数，j
ljm φ为()22,,z l j j 的共同本征函数，可以分成两类：
,111
,,22j
lm A jm j l m j l m m φ
+???=
=+=+?? （15）
,11
11
,,22j
l m
B
jm j l m j l m m φ
''+??'?=
=-=+??
（16）
利用式（14），矩阵元n n r '
可以分离变量地表示成：
3
j
j n n l j m ljm n l nl r r R R r dr r
φφ∞''''
''?
=?
（17）
其中径向积分通常与选择定则无关。利用公式
2
r r r
r γγγσσσσ
σσ?
?=+=? ??
?
（18）
j j
j j A
B B
A
j m j m j m
j m γγσφφσφ
φ=-=- （19）
即得
j j
j j j j
B
B A
A
A A
j m
j m j m j m
j
m
j m
r r r
r
r r
γ
γφ
φ
φ
σ
σφ
φφ''''''
==
，()2
1γ
σ= （20）
类似地，可得
j
j
j j B
A
A
B
j m j m j m
j m
r r r
r
φφ
φ
φ
''''= （21）
再利用（18）式，可得
2j j
j j j j
A
A A
B
B
A
j m j m j m j m
j
m
j m r r φ
φ
φ
σφ
φσφ''
''
'
'
-=+
（22）
'2j
j
j j j j
B
A
A A
B B
j m j m j m
j m
j
m j m r r
φφφ
σφ
φ
σφ
'''''
-=+
（23）
利用Pauli 矩阵σ
的具体形式为：
011
0x
σ??
= ???
，00y
i i σ-??= ?-?? ，1001z σ??
= ?-??
以及lm Y 的正交归一性和式（15）（16）（17）三式就可算出这些矩阵元。这样计算较之直接
利用lm Y 的递推公式要方便得多，特别是有利于确定选择定则，但是定性地利用lm Y 的递推公式还是有益的，它们是：
1,
1,
c o s ,l m l m l m l m
z Y Y Y Y
r
θ+-=→ （24）
1,
1
1,1
s i n ,i l m l m l m l m x i y Y e Y Y Y r
?θ±+±-±±=→ （25） 由此可见，量子数l 的选择定则是1l ?=±。 下面分类讨论 （1）11nl n l E E l l l l l ''''→=+?=-=
（a ）A A φφ→型
11112
2
j l j l j j j j '''=+
=+
=+?=-=
j
A
jm φ中球谐函数的阶为l ；j
A
j m φ''中球谐函数的阶为()1l +。j
B
jm φ中球谐函数的阶为()1l +；
j
B
j m φ''中球谐函数的阶为()2l +。
σ
作用的结果，并不改变球谐函数的阶,属于不同阶的球谐函数是互相正交的，因此
式（22）右端第二项为0，从而
12
j
j
j
j
A A
A
B
j m jm
j m jm
r r
φ
φφσφ''''=-
1,1,1,11,11
.2(23)
l m l m l m l m d l σ'++
+++'++?
???
? ?=-Ω ? ?+????
?
容易看出，仅当,1m m m '=±时，上式才不等于0，故j m 的选择定则为：
0,1j j j m m m '?=-=±
（b ）B B φφ→型
111
12
2j l j l j j j j '''=-
=-
=+?=-=
根据式（20），只需将情况（a ）所得公式中l 换成()1l -可得到相应的矩阵元公式，即
2,,
1,1,1
1
2(21)
j j
l m l m
B B
j m jm
l m l m
r
d
r l
φφσ
+
'
+
''
'
+++
????
? ?
=-Ω?
? ?
+
????
?
容易看出，仅当,1
m m m
'=±时，上式才不等于0，故
j
m的选择定则为
0,1
j j j
m m m
'
?=-=±
（c）A B
φφ
→型
111
222
j l j l l j j j j
'''
=+=-=+=?=-=
根据式（23）取
1
2
j j l
'
==+，利用球谐函数的正交性，易得
j
m的选择定则仍为：
0,1
j j j
m m m
'
?=-=±
（d）B A
φφ
→型
11
22
22
j l j l j j j j
'''
=-=+=+?=-=
由（21）及（23）得到
11
22
j j j j j j
A B A A B B
j m jm j m jm j m jm
r
r
φφφσφφσφ
''''''
=--
j
A
j m
φ
''
中球谐函数的阶为()1
l+，
j
A
jm
φ中球谐函数的阶为()1
l-，
j
B
j m
φ
''
中球谐函数的阶为()2
l+，
j
B
jm
φ中球谐函数的阶为l。
由球谐函数的正交性，易见上式右端等于0，故2
j
?=的跃迁是禁戒的。
总结以上即得，跃迁
nl n l
E E
''
→()1
l?=的选择定则为：
0,10,1
j
j m
?=?=±
（2）11
nl n l
E E l l l l l
''
''
→=-?=-=-
计算类似于（1），选择定则为：
1,00,1
j
j m
?=-?=±
综合（1）（2）可知nl n l E E ''→的选择定则为：
1
0,1
0,1j l j m ?=±?=±?=±。
3 半经典方法讨论选择定则
3.1角动量的矢量合成法则
假设1
m p 、2
m p
分别是量子数为1m 、2m 的两个角动量矢量，其角动量大小分别表示为
1m p =和2m p =，
则它们的合矢量1
2
m m m p p p =+
也是量子化的，
且m p
由1
m p
和2
m p
按矢量的平行四边形法则相加，其大小表示为m p =
，其中
121212,1,.....,m m m m m m m =++--。
3.2电子变动组态定则
原子中的辐射属电磁相互作用过程，所以辐射前后体系的宇称守恒。 当单个电子在某中心场中运动时，其状态可由下述波函数描写为：
()()()()(),,,,,z nlm z nl lm z r s r s R r Y X s ??θ?θ?==
（26）
其中()n l R r 为径向波函数，(),lm Y θ?为球谐函数，()z X s 为电子的自旋波函数。
在球坐标系下对（26）作空间反演()r r →-
变换。,,,r r θπθ?π?→→-→+不难推知：
()()()()(),1,,,1,l
l
z nlm z z r s r s r s ??θ??-=-=-
（27）
可见，波函数（即电子）的宇称决定于电子的轨道量子数l ，当 l 为奇数时，宇称为寄；当l 为偶数时，宇称为偶。用符号I 标记宇称，则在中心场中运动的电子的宇称：
()1l
I =- （28）
对核外有N 个电子的原子，忽略电子间的相互作用，则原子的总体波函数为：
(
)()()
()()()
()()()
()11
1
22
21212121
2......,,...,...
...
......
...
N N
N k k k N k k k N N k k
k N q q q q q q q q q q q q ????????????
?
?
=
??
?
??
（29） 其中(),i zi q r s =
。
由（28）知，第i 个电子的宇称为()1i
l -，而（29）式右端展开式中的每一项都是N 个单电子波函数的乘积，很明显()12,,...,N q q q ?的宇称必为：
()
1
1i
N
l N i I ==
-∏ （30）
即原子的宇称为原子内有单电子的宇称之积。
设辐射前后原子的宇称分别为N I 、N I '，因辐射出的光子的宇称为1I =-，则由宇称守恒定律得N N N I I I I ''=?=-，用（30）式的形式表示N I 、N I '，则:
()
()1
1
11i
i N
N
l l i i '
==-=--∏∏
它等价于
偶性态（i l =∑偶数）?奇性态（i l '=∑奇数） （31）
这就是关于电子组态变动的定则。
3.3 L S -无耦合的跃迁选择定则
设电子在辐射前后的角动量和自旋角动量分别为1
l p 、1s p 、2l p 、2
s p
。辐射出的光子
的角动量为i p
，其中1i =。在电偶极辐射中角动量守恒
12l l i p p p =+
（32）
根据准备知识3.1可知1222,1,......,l l i l i l i =++--，由于1i =，则有：
12221,,1l l l l =+- （33）
讨论：① 当21l ≥时，12221,,1l l l l =+-，即120,1l l l ?=-=±。
② 当21l <时，由于轨道角动量量子数是大于或等于零的整数，所以20l =。由（33）
式得11l =，所以121l l l ?=-=。
综合①②及准备知识3.2可得选择定则：
1l ?=±
辐射前后电子的角动量沿场z 方向的角动量也守恒：
12z z
z
l l i p p p =+ （34）
即 1
2
l l i m m m =+ （35）
对于光子0,1i m =±代入（35）整理得
120,1l l l m m m ?=-=±
在电偶极辐射中，由于电偶极算符与自旋无关，所以它恒不改变电子的自旋状态，应用自旋角动量的矢量模型，可以认为辐射前后原子的自旋角动量矢量相同，即：
12s s p p =
（36）
辐射前后电子的自旋角动量沿场z 方向也守恒：
12z
z
s s p p = （37）
故有
12s s m m = （38）
所以
120s s s m m m ?=-=
3.4 L S -有耦合的跃迁选择定则
所谓L S -耦合是根据角动量合成法则，将原子的轨道角动量l p 和自旋角动量s p
合成原子的总角动量j p
。
设1
j p 、1
l p 、1s p 、2j p 、2l p 、2
s p
分别为辐射前后电子的总角动量、轨道角动量、自
旋角动量，辐射出的光子的角动量为i p
，其中1i =,电极辐射前后角动量守恒：
12j j i p p p =+
（39）
根据准备知识3.1可知1j 的取值是1222,1,......,j j i j i j i =++--，由于1i =，则有：
12221,,1j j j j =+- （40）
讨论：①当21j ≥时，12221,,1j j j j =+-。即120,1j j j ?=-=±。
②当21j <时，由于总角动量量子数只能是大于零的整数或半整数，2j 的可能取值
只能是
12
。故由（40）式可知113
,22
j =
,即120,1j j j ?=-=±。
综合①②可得总角动量量子数的选择定则：
0,1j ?=±
辐射前后原子的自旋角动量矢量相同，即：
12s s p p =
（41）
所以自旋量子数的选择定则为0s ?≡。 （42）
而在L S -耦合中
111j l s p p p =+
（43）
222j l s p p p =+
（44）
将（41）、（43）和（44）式代入（39）式，得：
12l l i p p p =+
（45）
因1i =,由准备知识3.1可知1l 的取值是：
12221,,1l l l l =+- （46）
讨论：① 当21l ≥时，12221,,1l l l l =+-，即120,1l l l ?=-=±。
② 当21l <时，由于轨道角动量量子数是大于或等于零的整数，所以20l =。由（46）式得11l =，所以121l l l ?=-=。
综合①②及准备知识3.2得选择定则：
1l ?=±
辐射前后角动量沿场z 方向守恒：
12z z
z
j j
i p p p =+ （47）
故有 1
2
j j i m m m =+ （48）
对于光子 0,1i m =±代入（48）式整理得：
120,1j j j m m m ?=-=±
4结论
本文通过用两种方法对单电子辐射跃迁选择定则进行讨论，得到的结果是一致的。但用量子理论讨论的比较完善，半经典方法更简单易懂。从结论中我们知道并非任何两能级之间的辐射跃迁都是可能的。只有遵从选择定则的能级之间的辐射跃迁才是可能的。用量子和半经典两种方法来讨论选择定则，使其更具普遍性。
参考文献
[1] 周世勋.量子力学教程[M].北京：人民教育出版社，1979,2.
[2] 褚圣麟.原子物理学[M].高等教育出版社，1979,5.
[3] 曾谨言.量子力学[M].北京：科学出版社，1981,7.
[4] 杨福家.原子物理学(第二版)[M].高等教育出版社，1990,4
[5] 张哲华、刘莲军.量子力学与原子物理学[M].武汉大学出版社，1997,9.
[6] 谷震槐.电偶极辐射跃迁的选择定则[J].西北师范学院学报，1985,3.
[7] 郭顾鸿.电动力学[M]. 人民教育出版社，1979,1.
[8] 顾建中. 原子物理学[M].北京:高等教育出版社，1990,2.
[9] 李平、尹海涛、冯立峰、马志民.关于选择定则△L=0的研究[J].东北林业大学学报.2005;33(2):109
[10] 郝培苓.原子辐射跃迁选择定则的研究[J].河北大学学报(自然科学版).1991;4:82-84
致谢
首先，我在此向我的指导老师牛振风表达诚挚的谢意，由衷感谢她在本论文的撰写过程中给予我在学术上的指导和帮助。
其次，感谢在整个毕业设计期间同学们给我的帮助和关怀，正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。
最后，从某种意义上讲，这篇论文是大家共同努力的结晶。没有他们的帮助我的论文不可能完成得如此顺利。
第十一章：量子跃迁 [1] 具有电荷q 的离子，在其平衡位置附近作一维简谐振动，在光的照射下发生跃迁，入射光能量密为)(ωρ，波长较长，求： （1）跃迁选择定则。 （2）设离子处于基态，求每秒跃迁到第一激发态的几率。 （解）本题是一维运动，可以假设电磁场力的方向与振动方向一致。 （1）跃迁选择定则： 为确定谐振子在光照射下的跃迁选择定则，先计算跃迁速率，因为是随时间作交变的微扰，可以用专门的公式（12）（§11.4，P396） )(34/ /'2 22 2 k k k k k k r q W ωρπ→ = （1） 式中2 ' → k k r 应理解为谐振子的矢径的矩阵元的平方和，但在一维谐振子情形，→ k k r / 仅有一项 2 /k k x )(34/ /'2 22 2 k k k k k k x q W ωρπ = （2） 根据谐振子的无微扰能量本征函数来计算这矩阵元 dx x k k k ? ∞ ∞ -= ) 0(' /ψ （3） 式中)(2 )(!)0(ax H k a x k k k πψ = ， μω= a ~446~ 要展开（3）式，可以利用谐振子定态波函数的递推公式： }2 12 { 1 )0(1 )0(1 )0(+-++ = k k k k k x ψ ψ α ψ （4） 代入（3），利用波函数的正交归一化关系： mn n x n dx δψ ψ =?)0(* )0( dx k k x k k k k k ? ∞ ∞ -+-++ ? = }2 12 { 1 )0(1 )0(1 *)0(' 'ψ ψ α ψ
1 ,1 ,' ' 2 112 1+-++ = k k k k k k δα δα （5） 由此知道，对指定的初态k 来说，要使矢径矩阵元（即偶极矩阵元）不为零，末态'k 和初态k 的关系必需是： ,1' -=k k 这时2 1,1' k k x x k k k α= =- （6） ,1' +=k k 这时2 11 ,1'+= =+k k x x k k k α 因得结论：一维谐振子跃迁的选择定则是：初态末态的量子数差数是1。 （2）每秒钟从基态0=k 跃迁到第一激发态的几率可以从（2）式和（7）式得到： )()2 11( 34102 2 2 210ωρα π q W = )(321010 2 2 2 ωρμωπ q = ~447~ [2]设有一带电q 的粒子，质量为μ，在宽度为a 的一维无限深势阱中运动，它在入射光照射下发生跃迁，波长a >>λ。 （1）求跃迁的选择定则。 （2）设粒子原来处于基态，求跃迁速率公式。 （解）本题亦是一维运动，并且亦是周期性微扰，故可用前题类似方法。 （1）跃迁选择定则： 按第三章§3.1一维无限深势阱定态波函数是：（原点取在势阱左端） a x k a x k πψsin 2)(= （1） 根据此式计算矩阵元： dx a x k x a x k a x a x k k ππsin sin 2 ' '??= ?= dx a x k k a x k k x a a x ?=+--= ' ' ])(cos )([cos 1 ππ 利用不定积分公式： 2 cos sin cos p px x p px pxdx x x + ?= ? (2)
单电子辐射跃迁选择定则的讨论 （理学院物理系物理学） 摘要 原子辐射跃迁选择定则是原子物理学中的一个重要原则。本文主要采用两种方法对单电子辐射跃迁选择定则进行讨论。第一种方法，利用量子方法讨论；第二种方法，利用半经典方法讨论；两种方法分别对电子的轨道和自旋有无耦合的情况下进行了推导。用两种不同的方法，得到了一致的结果。 关键词：电偶极辐射；跃迁几率；角动量守恒；量子数；选择定则
Discussion of Single Elect ron’s transition Selection Rule (Department of Physics, College of science, Physics ) Abstract Selection rule of atom transition is one of the important principles in the atom physics. This paper adopts two methods to discuss the selection rule of the single electron transition.In the first method, quantum method is used to analyze the problem.In the second method, semiclassical method is used to discuss the thesis. Two cases that the electric orbit and spin have coupling and no coupling are respectively discussed in both methods. By two different methods, the same result is conclued. Keywords：Electric dipole radiation；Transition probability；Conservation of angular momentum；Quantum number；Selection rule
广州康大职业技术学院 《光电显示技术》课程标准 一、基本信息 适用对象：应用电子技术专业学生 制定时间：2010年6月 学分：3 学时：56 课程代码： 所属系部：自动化系 制定人：吴闽 批准人：陶廷甫 二、课程的目标 1、专业能力目标 （1）掌握光电显示技术的基本原理，各种显示器件的驱动方法，相应的电路技术、特性与应用。 （2）从工程技术应用的角度出发，使学生掌握常见半导体光电器件的工作原理,理解半导体光电器件中的基本物理概念。 （3）了解半导体光电器件的发展水平，为后读课程学习和工程的实践应用打下基础。 2、方法能力目标 （1）通过本课程的学习，应使学生对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有比较全面、系统的认识。 （2）培养学生分析和解决工程技术问题的能力，为进一步学习相关专业课程打下基础。 3、社会能力目标 （1）灵活运用已学理论知识，分析问题和解决问题的能力； （2）敢为人先、勇于创新的开拓精神。 （3）学习和掌握最新专业知识的能力。 三、整体教学设计思路 1、课程定位 本课程重点介绍电子显示技术及其在各领域的应用，对现有的电子显示技术进行了全面的讲解和比较，重点介绍了液晶显示；等离子体显示；发光二极管显示；激光显示等显示技术，并介绍了与显示技术有关的人眼生理学、光度学、色度学及显示系统参数、图像质量评价等内容。主要内容
有：绪论；视觉特性与光度学、色度学原理；显示系统的要求与图象质量评价；真空阴极射线管显示技术；液晶显示；等离子体显示；电致发光显示；发光二极管显示；激光显示；投影显示等。 2、课程开发思路 激光器的发明，解决了光频载波的产生问题，从此电子技术的各种基本概念几乎都移植到了光频段，电子学与光学之间的鸿沟在概念上消失了，产生了光频段的电子技术，即光电子技术。当然由于波段不同，电子学波段和光频段在相应器件的结构上完全不同。尽管如此，从电子学频段扩展的意义上讲，光电子技术就是电子技术在光频段的开拓和发展；从技术发展的角度上讲，光电子技术也是电子技术与光学技术相结合的产物。为了使这门课程的教学达到预定的能力目标，在课程教学内容的选取上，从使用者的角度出发，坚持理论联系实际，以技术应用为主，着眼于提高学生选择正确的光电器件、解决实际工程中检测项目的目的来实施教学。 四、教学内容 1．学时分配
光电子技术的发展及态势分析 王亚涛 目录 摘要 (1) 引言 (1) 一，光电子技术的概念和内容 (2) 二，光电子材料的类型及发展 (2) 三，激光技术的应用 (3) 五，光机电一体化 (4) 六，光电的发展及结论 (5) 参考文献： (6) 摘要：光电子技术由光子技术和电子技术结合而成的新技术，涉及光显示、 光存储、激光等领域，是未来信息产业的核心技术。光电子技术激光在电子信息技术中的应用形成的技术。光电子技术确切称为信息光电子技术。20世纪60年代激光问世以来，最初应用于激光测距等少数应用，到70年代，由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤，光电子技术才迅速发展起来。全世界铺设的通信光纤总长超过1000万公里，主要用于建设宽带综合业务数字通信网。以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术称为市场最大的电子产品。人们对光电神经网络计算机技术抱有很大希望，希望获得功耗低、响应带宽很大，噪音低的光电子技术。 【关键词】：光电子、信息、光纤、光显示、光储存、光机电一体化。 引言：随着科学的进步，光电子技术得到了蓬勃的发展。他不仅由多科学 互相融合和互相渗透，而且在各个科学领域的应用也十分广泛，如信息光电子技术、通信光电子技术、生物科学和医用光电子技术、军用光电子技术等。随着光电子技术应用的快速发展以及在其他科技领域的渗透，又形成了许多
市场可观、发展潜力巨大的光电子产业，它包括光纤通信产业、光显示产业、光储存产业、光电子材料产业、光电子检测产业、军用光电子产业以及光机电一体化产业。毋庸置疑，光电子技术对推动21世纪信息技术的发展至关重要。 一，光电子技术的概念和内容 光电子技术又是一个非常宽泛的概念，它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收，涵盖了新材料（新型发光感光材料，非线性光学材料，衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等）、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科。 光子学也可称光电子学，它是研究以光子作为信息载体和能量载体的科学，主要研究光子是如何产生及其运动和转化的规律。所谓光子技术，主要是研究光子的产生、传输、控制和探测的科学技术。现在光子学和光子技术在信息、能源、材料、航空航天、生命科学和环境科学技术中的广泛应用，必将促进光子产业的迅猛发展。光电子学是指光波波段，即红外线、可见光、紫外线和软X射线（频率范围3×1011Hz~3×1016Hz或波长范围1mm~10nm） 波段的电子学。光电子技术在经过80年代与其相关技术相互交叉渗透之后，90年代，其技术和应用取得了飞速发展，在社会信息化中起着越来越重要 的作用。光电子技术研究热点是在光通信领域，这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技持续发展起着举足轻重的推动作用。国内外正掀起一股光子学和光子产业的热潮。光电子技术是光学技术和电子学技术的融合，靠光子和电子的共同行为来执行其功能，是世纪之交继微电子技术之后迅速兴起的一个高科技领域，在当今信息时代愈发占有重要的关键地位。它围绕着光信号的产生、传输、处理和接收，涵盖了新材料（新型发光感光材料，非线性光学材料，衬底材料、传输材料和人工材料的微结构等）、微加工和微机电、器件和系统集成等一系列从基础到应用的各个领域。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与基础，涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论，是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科。光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多 年的初期探索，从70年代后期起，随着半导体光电子器件和硅基光导纤维两大基础元件在原理和制造工艺上的突破，光子技术与电子技术开始结合并形成了具有强大生命力的信息光电子技术和产业。 二，光电子材料的类型及发展 光电子材料是在光电子技术领域应用的，以光子、电子为载体，处理、存储和传递信息的材料。光电子技术是结合光学和电子学技术而发展起来的一门新技术，主要应用于信息领域，也用于能源和国防领域。已使用的光电子材
第七章 1.投影显示系统的基本组成有哪些？ 图像发生源； 光学引擎系统，包括光学系统（照明、分色、合色系统或偏振系统、投影物镜、显示屏幕等）、精密机构； 光源； 电子系统 整机机构等几部分组成。 2.投影显示器件有哪几类？ CRT投影显示 LCD液晶投影显示 LCOS硅基液晶投影显示 DLP数字光处理显示微小铝镜能在CMOS驱动下进行转动 激光显示 3D全息投影显示 3. Philips棱镜系统是一种常见的合色分色系统，早期用于彩色摄像系统中，后来被用于LCLV以及LCOS系统中，其特点是分色和合色重合，因而系统结构紧凑，如图所示，简述其工作原理。 4.比较LCOS投影显示与LCD微显投影技术的相同点和不同点？ 相同点： 用偏振光
都是液晶器件 不同点： LCD是光透射器件，LCOS是光反射器件 LCD：s光输入，输出仍是s光。 LCOS：s光输入，p光输出 LCOS面板开口率大，光利用率高 LCOS面板集成了驱动IC和外围电路，LCD只有TFT才是，别的都是在面板外面LCOS成本更低 5.激光3D全息投影显示的原理是什么,请画图解释并说明. 第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此即拍摄过程：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束；另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张诺利德全息图，或称全息照片 其第二步是利用衍射原理再现物体光波信息，这是成象过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在相干激光照射下，一张线性记录的正弦型全息图的衍射光波一般可给出两个象，即原始象（又称初始象）和共轭象。再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。 6. 3D 全息显示的深度线索包括哪几个,请分析说明帕波尔幻想与3D全息的不同透视：远处的物体看起来更小； 遮挡：近处的物体会挡住远处的物体； 双眼（立体）视差：左右眼看到同一物体的不同视图； 单眼（运动）视差：当头部运动时，远处和近处的物体会以不同幅度运动； 聚合：当眼睛聚焦在近处物体时两眼视线汇合； 调节：根据物体的距离，眼球相应地调整焦点 佩珀尔幻象中使用的玻璃或透明胶片与周围空气的折射率不同，也就是说，光在这两种介质中以不同的速度传播，其中一束光来自玻璃后面的物体的透射，另一
1) 色温是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度 2) 自发跃迁是指处于高能级的粒子自发地跃迁到低能级上。 受激跃迁是指由于外界辐射场作用而产生的粒子能级间的跃迁。3) 受激辐射下光谱线展宽的类型分为均匀展宽和非均匀展宽，其中 均匀展宽有自然展宽、碰撞展宽、热振动展宽，非均匀展宽有多普勒展宽、残余应力展宽。 4) 常见的固体激光器有红宝石激光器、钕激光器、钛宝石激光器（写出两种）， 常见的气体激光器有He-Ne激光器、Ar激光器、CO2激光器（写出两种）。 5) 光是一种以光速运动的光子流，光子和其它基本粒子一样，具有 能量、动量和质量；其静止质量为零。 6) 激光与普通光源相比具有如下明显的特点：方向性好、单色性好、相干性好、强度大 7) 简述光子的基本特性。 答：1、光子能量E与光波频率v对应：E=hv 2、光子具有运动质量m，m=E/c2=hv/c2 3、光子的动量与单色平面波矢对应：P=?k 4、光子具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向 5、光子具有自旋性，并且自旋量子数为整数 1)声波在声光晶体中传播会引起晶体中的质点按声波规律在平衡位置振动，按照声波频率的高低以及声波和光波作用的长度不同，声光相互作用可以分为拉曼-纳斯衍射，布喇格衍射两种类型。 2) 磁光效应是指外加磁场作用所引起的材料光学各项异性，法拉第磁光效应的规律（1）对于给定的介质，光振动面的旋转角与样品的长度和外加的磁感应强度成正比（2）光的传播方向反转时，法拉第旋转的左右方向互换。 3) 电致折射率变化是指晶体介质的介电系数与晶体中的电荷分布有关，当晶体被施加电场后，将引起束缚电荷的重新分布，并导致离子晶格的微小型变，从而引起介电系数的变化，并最终导致晶体折射率变化的现象。 4) 光纤色散的主要危害是使脉冲信号展宽，限制了光纤的宽带或传输容量，多模光纤的色散主要有模色散、材料色散、波导色散 1)光束调制按其调制的性质可分为调幅，调频，调相，强度调制。要实现脉冲编码调制，必须进行三个过程：抽样、量化、编码。 2)光束扫描根据其应用的目的来可以分为模拟扫描、数字扫描两种；前者主要应用各种显示，后者主要应用于光存储。 3)在电光调制器中，为了得到线性调制，在调制器中插入一个 /4波片，波片的轴向取向为快慢轴与晶体的主轴成45度角时最好。
第11章量子跃迁 11.1 荷电q的离子在平衡位置附近作小振动（简谐振动），受到光照射而发生跃迁，设照射光的能量密度为ρ（w），波长较长．求： （a）跃迁选择定则； （b）设离子原来处于基态，求每秒跃迁到第一激发态的概率． 解：（a）具有电荷为q的离子，在波长较长的光的照射下，从n→n'的跃迁速率为 而根据谐振子波函数的递推关系（见习题2.7） 可知跃迁选择定则为 （b）设初态为谐振子基态（n＝0），利用 可求出 而每秒钟跃迁到第一激发态的概率为 11.2 氢原子处于基态，受到脉冲电场的作用．试用微扰论计算它跃迁到各激发态的概率以及仍然处于基态的概率（取E0沿z轴方向来计算）．
【解答与分析见《量子力学习题精选与剖析》[上]，10.2题，l0.3题】 10.2 氢原子处于基态，受到脉冲电场 作用，为常数．试用微扰论计算电子跃迁到各激发态的概率以及仍停留在基态的概率．解：自由氢原子的Hamilton量记为H0，能级记为E n，能量本征态记为代表nlm 三个量子数），满足本征方程 如以电场方向作为Z轴，微扰作用势可以表示成 在电场作用过程中，波函数满足Schr6dinger方程 初始条件为 令 初始条件（5）亦即 以式（6）代入式（4），但微扰项（这是微扰论的实质性要点!）即得 以左乘上式两端，并对全空间积分，即得 再对t积分，由即得
因此t＞0时（即脉冲电场作用后）电子已经跃迁到态的概率为 根据选择定则终态量子数必须是 即电子只跃迁到各np态（z＝1），而且磁量子数m＝0． 跃迁到各激发态的概率总和为 其中 a o为Bohr半径．代入式（9）即得 电场作用后电子仍留在基态的概率为 10.3 氢原子处于基态，受到脉冲电场作用，为常数．求作用后（t ＞0）发现氢原子仍处于基态的概率（精确解）． 解：基态是球对称的，所求概率显然和电场方向无关，也和自旋无关．以方向作z 轴，电场对原子的作用能可以表示成
光电子发光与显示技术目录 §1 阴极射线管显示 1 1.1、黑白CRT 2 一、电子枪 2 二、玻璃外壳 3 三、荧光屏 4 1.2、彩色CRT 6 一、彩色合成原理 6 （1）三基色的确定 6 （2）相加混色原理 7 （3）减色混色法8 （4）色度坐标系8 二、彩色CRT 13 （1）荫罩式彩色显像管13 （2）荫栅式彩色显像管14 （3）自会聚彩色显像管15 §2 半导体发光显示器件（LED）17 2.1、P-N结发光原理18 2.2、LED的伏安特性18 2.3、亮度与电流关系19 2.4、LED的驱动20 2.5、LED光源的特点20 2.6、单色光LED的种类及其发展历史20 2.7、单色光LED应用21 2.8、白光LED的开发23 §3 液晶显示器件（LCD）23 3.1、液晶基本知识24 3.2、液晶的光电特性26 （1）液晶的各向异性26 （2）液晶的双折射 26 （3）液晶的电光效应27 3.3、动态散射（DS-LCD）型液晶显示器件（1968年～1972年）28 3.4、扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）（1971年～1984年）28 3.5、超扭曲向列液晶显示器件（STN-LCD）（1985～1990年）30 3.6、有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）31 （1）MIM 32 （2）α-SiTFT 32 3.7、背照灯33 §4 等离子显示器件（PDP）34 4.1、气体放电的物理基础35 4.2、等离子体显示板工作原理36 4.3、PDP驱动方式 37 4.4、驱动方式和灰阶38
§5 电致发光及场致发光器件（OLED）38 5.1、高场交流电致发光显示39 5.2、高场薄膜电致发光（TFEL）40 5.3、OLED 41 一、OLED器件的发光机制 42 二、OLED器件的分类43 §6 激光显示技术44 6.1、LCRT（Laser Cathode Ray Tube）44 6.2、激光光阀显示46 6.3、点扫描激光电视46 一、激光器选择47 二、光调制器49 三、行扫描机构52 光电子发光与显示技术 20世纪和21世纪是信息的时代。1960~1990年信息的年均增长率为20%，到2020年更将达到每两个半月翻一番的惊人速度。信息的获得、处理、传输、显示构成了信息技术链的四个环节，它已深入到社会的各个领域。研究表明，在人们经各种感觉器官从外界获得的信息中，视觉占60%，听觉占20%，触觉占15%，味觉占3%，嗅觉占2%。可见，近2/3的信息是通过眼睛获得的。当然，也可以将信息以文字或语音的形式表达出来，但其每分钟所能传送的信息量只能是几百个字节，有时还不一定能表达得清楚，而用图像来传送信息就快得多，一幅电视图像由几十万个像素组成，高清晰度的电视图像可达百万个像素，并且一目了然，比任何口头叙述或文字描写都清楚。显示技术作为人机联系和信息展示的窗口已应用于娱乐、工业、军事、交通、教育、航空航天、卫星遥感和医疗等各个方面，显示产业已经
VI. 含时微扰论与量子跃迁 1．定态微扰问题与量子跃迁问题在研究目标与处理方法上有何不同？ 答：定态微扰与量子跃迁，是量子力学中两个不同类型的问题，它们的研究目标与手段都不一样．定态微扰是定态问题，它考虑加入微扰作用之后，如何求出体系总哈密顿量的本征值与本征函数的修正项．其出发点为定态波动方程．量子跃迁问题是考虑体系在微扰作用下，波函数随时间变化的问题，是依据含时波方程 实际计算量子态间跃迁概率的问题．一般说来，这两类问题都需应用近似方法求解． 2．含时微扰在含时情况不同时，对体系产生的效果有何不同？ 答：如果微扰作用平缓稳定，则将产生定态扰动效果，如能级与量子态偏移，简并消除等．如果扰动作用是以淮静态 方式加于体系的(即变化极其缓慢)，将不会产生跃迁效应．相反，若扰动作用时间不长，则只可能发生跃迁而不会发生定态扰功效应．对于一般情况，两种效应都可能发生．这里，扰动时间长短，或变化快慢，是相对体系本身的所谓特征时间 而言的．如对于原子，其特征时间为(秒)。因此人为施加的宏观扰动都可视为定态扰动·(为体系能级间距所对应的角频率)． 3.非相对论量子力学中是如何处理光的吸收和辐射问题的？ 答：在通常量子力学(非相对论量子力学)中，处理光的吸收与辐射问题采用的是半经典方法．这种方法将入射光用经典的电磁被来描述，光与原于(主要与原子中的电子)的相互作用也用经典电动力学的方法来表示．例如将量子电磁体系展开为为电偶极矩．电四极矩、磁偶极矩等多极结构．以电磁波与不同近似的多极结构的相互作用为周期件微扰，以便以后使用量子跃迁方法求出相应的跃迁概率与跃迁速率．由于这种方法综合运用了经典电动力学理论与量子跃迁理论，故称之为半经典方法．这类方法在非相对论量子力学中经常应用． 4.用沿正方向传播的右旋圆偏振光照射原子，造成原子中电子的受激跃迁．求选择定则． 解：右旋偏振光中的电场的旋转方向符合右手螺旋法则．因波长远大于原于半径，可以略去电场的空间变化(相当于 只考虑电偶极跃迁)．如以表示光波电场的振幅，则电场的时间变化为
光电子技术的应用和发展前景 摘要：光电子技术确切称为信息光电子技术，本文论述了一些新型光电子器件及其发展方向 关键词：光电子技术新型光电子器件发展方向应用 光电子技术确切称为信息光电子技术。20世纪60年代激光问世以来，最初应用于激光测距等少数应用，光电子技术是继微电子技术之后近30年来迅猛发展的综合性高新技术。1962年半导体激光器的诞生是近代科学技术史上一个重大事件。经历十多年的初期探索，到70年代，由于有了室温下连续工作的半导体激光器和传输损耗很低的光纤，光电子技术才迅速发展起来。现在全世界敷设的通信光纤总长超过1000万公里，主要用于建设宽带综合业务数字通信网。以光盘为代表的信息存储和激光打印机、复印机和发光二极管大屏幕现实为代表的信息显示技术称为市场最大的电子产品。人们对光电神经网络计算机技术抱有很大希望，希望获得功耗的、响应带宽很大，噪音低的光电子技术。 目录 （一），光电子与光电子产业概况 （二），光电子的地位与作用 （三），二十一世纪信息光电子产业将成为支柱产业 （四），国际光电子领域的发展趋势 （五）光电子的应用 （一），光电子及光电子产业概况 光电子技术是一个比较庞大的体系，它包括信息传输，如光纤通信、空间和海底光通信等；信息处理，如计算机光互连、光计算、光交换等；信息获取，如光学传感和遥感、光纤传感等；信息存储，如光盘、全息存储技术等；信息显示，如大屏幕平板显示、激光打印和印刷等。其中信息光电子技术是光电子学领域中最为活跃的分支。在信息技术发展过程中，电子作为信息的载体作出了巨大的贡献。但它也在速率、容量和空间相容性等方面受到严峻的挑战。采用光子作为信息的载体，其响应速度可达到飞秒量级、比电子快三个数量级以上，加之光子的高度并行处理能力，不存在电磁串扰和路径延迟等缺点，使其具有超出电子的信息容量与处理速度的潜力。充分地综合利用电子和光子两大微观信息载体各自的优点，必将大大改善电子通信设备、电子计算机和电子仪器的性能今天，光电子已不再局限传统意义上的用于光发射、光调制、光传输、光传感等的电子学的一个分支，同时还包容了部分电光学、光子学和光学成分。主要光电子器件集中体现在各类半导体LED、LD，各类光探测器，收发集成模块,光放大器，调制器，波长变换器等。此外，还包括和上述器件相关的各类光波导等无源器件。
量子跃迁中的选择定则 张扬威 （华中师范大学物理学院2008级基地班，武汉，430079） 摘 要 本文根据量子跃迁过程中遵从的角动量守恒和宇称守恒运用量子化 概念，推导出电偶极近似条件下，在不同的外场中单电子原子以及多电子原子 辐射跃迁时的选择定则，并结合具体实例，说明这些规律的实质。 关键词 辐射跃迁 选择定则 角动量守恒 宇称守恒 原子态 电偶极近似 1 、 引言 推微观粒子在不同的量子化状态间变化，称为跃迁。跃迁有很多种，不同跃迁遵从不同的跃迁选择定则。原子辐射跃迁的选择定则是原子能级之间发生跃迁所满足的条件，它对于研究光的吸收和发射具有很重要的意义。由于电偶极矩跃迁强度比其它形式的跃迁强度大很多（倍），原子的辐射跃迁选择定则是指电偶极辐射跃迁选择定则。它是从大量光谱的观察分析和研究中总结出来的，本文则运用量子力学的理论对它进行推导研究。 510~1082、 入射光为单色偏振光 引入周期性微扰下的跃迁概率的基本知识： 设微扰Hamilton 算符为（式中为与无关的厄米算符） '0(0)A cos ()(0)i t i t H t t F e e t ωωω∧ ∧ ∧ ?=<=+≥或 （1） 体系在处于'0t =(0)n ?态， 跃迁到态的概率为 't =t (0)m ?2 2 (0)(0)2()()n m m mn m n W a t F E E πδω→== ?±h h （2） 若该单色偏振光是沿x 轴 方向传播，偏振方向沿z 轴，在电偶极近似条件下，它的电场为 0cos z t εεω= 0x ε= 0y ε= （3） 电子的电偶极矩为 D er ex =?=?r （4） 微扰作用势为 ' 00cos ()2 i t i t z ez H D ez ez t e e ωωεεεεω∧?=?===+r uv （5） 对比（1）式可得 0 2 ez F ε∧ = （6） 带入（2）式可得 22 2 (0)(0)0()2n m mn m n e W z E E πεδω→= ?h h ±（7） 由（7）式可以得出，原子能否由n 态跃迁到m 态，决定于电子位矢的z 分量在这两个态之
复习思考题： Ch1 1、 发光的两个主要特征。 ? 发出的总辐射中超出热辐射的部分； ? 当激发源停止对物体的作用后，发光现 象还会持续一定的时间。 2、 浓度淬灭的两个产生机制，温度淬灭的 产生机制。 浓度猝灭： ? 激活剂离子之间的交叉驰豫； ? 激活剂浓度增加，激活剂和缺陷、杂质 之间迁移速率加大，更容易到达猝灭中心。 温度猝灭： ? 向下能级无辐射跃迁引起的温度猝灭； ? 通过上能级的热猝灭。 3、 以激发态吸收、能量传递为例说明上转 换发光的激发机理。 4、 试阐述光子分步发射、逐次能量传递的 量子剪裁过程？ ? Ch2 1、 光谱光效率函数的定义。 ? 就是达到同样亮度时，不同波长所需能 量的倒数。1 ()E V λ λ= 2、 简答影响视敏度的几个因素。 ? 物体离观察者的距离增加，人眼的视敏 度下降； ? 亮度增加会提高视敏度； ? 物体与背景之间对比度加大时，视敏度提高。 3、 闪光融合频率（临界闪烁频率）的定义。 ? 对于由一个亮的和一个暗的时相组成 的一个周期的断续光，当频率低时，观 察者看到一系列的闪光;当频率增加时，变为粗闪、细闪;当闪光频率增加到一定程度时，人眼就不再感到是闪光，而感到一种固定的或连续的光。这样一种频率就叫作闪光融合频率或临界闪烁频率，简称CFF 。 4、 光通量、照度、亮度的定义。 ? 能够被人的视觉系统所感受到的那部 分光辐射功率的大小的度量。 ? 接收面被照明的程度，单位面积上的光 通量。 ? 光源单位面积上的发光强度,cd/cm 2 。 5、 色温的定义。 ? 色温并不是指颜色的温度，而是指一个 光源的颜色与黑体加热到某温度时所 发出的光色相同，定义该温度为光源的色温。 6、 简答颜色的三个基本特性 ? 色调：哪种光线占优势，是颜色最重要的特征； ? 饱和度：一个颜色的鲜明程度，白色光 越少，饱和度越大； ? 明度 ：人眼直接感受到的物体明亮程 度，可描写人眼主观亮度感觉 7、 简述加法混色的几种方法？ ? 同时加色 ? 继时加色 ? 空间加色 Ch3 1、 什么是直接带结构半导体和间接带结构 半导体？ 直接带结构半导体： ? II - VI 族化合物中的ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe. CdS, CdSe 和CdTe ； ? III-V 族化合物中的GaN, GaAs,GaSb 和 InP 等； ? 在这类半导体中能带结构为直接带结 构，导带底和价带顶的能量位置在K 空间重合，属于直接带结构半导体。 间接带结构半导体： ? IV 族半导体Si ，Ge ， ? III-V 族化合物中的AlAs 和GaP 等都是 间接带结构半导体， ? 在这类半导体中导带底和价带顶的能 量位置不同，属于间接带结构半导体。 2、 简述半导体p-n 结耗尽层的形成过程。 ? n 型半导体和p 型半导体相接触处，由 于接触面两侧电子、空穴浓度不同，必产生扩散，即n 型半导体中的多子（电子）向p 型半导体中扩散；p 型半导体
课后作业 绪论 1.显示技术的分类；阐述CRT、LCD、PDP、EL、FED各自的特点。 2.掌握显示技术的常见参数。 1.光通量：指能够被人的视觉系统所感知的那一部分光量 2.发光强度：一光源在单位立体角内所发出的光通量称为光源在该方向上的发光强度， 单位 3.亮度：指光源在某个方向的单位投影面积，单位立体角中辐射的光通量 4.彩色 5.对比度 6.效率：驱动功率、分辨率；光输出效率（流明效率）；发光材料的效率（量子效率） 7.响应速度 8.存储性能 9.寿命、视角 第一章阴极射线管显示 1、CRT的基本组成由那些？ 电子枪（Electron Gun），偏转线圈（Defiection coils），荫罩(Shadow mask)，荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳 2、什么是电子聚焦？？分别解释静电场和磁场聚焦原理
一束发散角不大的带电粒子束，当它们在磁场B的方向上具有大致相同的速度分量时，它们有相同的螺距。经过一个周期它们将重新会聚在另一点，这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似，因此叫磁聚焦 3、CRT扫描方式有哪些？其工作原理是什么 按电子束运动的规则可分为光栅扫描、圆扫描、螺旋扫描等 隔行(interlaced)和逐行(progressive) 电子束在通过两个偏转磁场时，在荧光屏上做从上到下、从左到右的匀速往复直线扫描动动。我们将一行紧跟一行的抚摸方式称为逐行扫描，在逐行扫描过程中，其图像信号的时间顺序与空间顺序是一致的。 隔行扫描即是把一帧分为两场来扫描，每秒扫描50场。规定奇数行1，3，5，7…573（显示行，其它为场逆程非显示行）的场为奇数场，偶数行2，4，6，…574的场为偶数场。若采用奇、偶两场均匀相互嵌套的话，即可以获得高的清晰度，又能保证每帧扫描起点相同，两场的扫描锯齿电流规律相同，大大降低了对扫描电路的要求。 4、三基色混色原理有那些？并分别列出几种混色关系？ 三基色的本质是三基色具有独立性，三基色中任何一色都不能用其余两种色彩合成。另外，三基色具有最大的混合色域，其它色彩可由三原色按一定的比例混合出来，并且混合后得到的颜色数目最多。 混色方式：时序混色和空间混色，空间混色包括相加混色和相减混色 时序混色是利用人眼视觉暂留效应，三基色按照特定时序间隔依次出现，呈现出彩色。 空间混色：利用人间空间分辨率叠加的效应，由两种或两种以上的色光相混合时，会同时或者在极短的时间内连续刺激人的视觉器官，使人产生一种新的色彩感觉。 红色+绿色=黄色 绿色+蓝色=青色 红色+蓝色=品红 红色+绿色+蓝色=白色
第一章 1、原子半径的数量级是：A．10-10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m 2、原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中 A. 绝大多数α粒子散射角接近180?B. α粒子只偏2?～3? C. 以小角散射为主也存在大角散射 D. 以大角散射为主也 存在小角散射 3、进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明： A. 原子不一定存在核式结构 B. 散射物太厚 C. 卢瑟福理论是错误的 D. 小角散射时一次散射理论不成立 4、如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？ A.2 B.1/2 C.1 D .4 5、在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：A．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8 第二章重点章作业2、3、9 1、处于基态的氢原子被能量为12.09eV的光子激发后,其轨道半径增为原来的 A．4倍 B.3倍 C.9倍 D.16倍 2、氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为： A.R/4 和R/9 B.R 和R/4 C.4/R 和9/R D.1/R 和4/R 3、氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为： A．3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e 4、氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是： A．13.6V和10.2V; B –13.6V和-10.2V; ; D. –13.6V和-3.4V 5、由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a的数值是： C. 5.29×10-12m D.529×10-12m 6、根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则： A.可能出现10条谱线，分别属四个线系 B.可能出现9条谱线，分别属3个线系 C.可能出现11条谱线，分别属5个线系 D.可能出现1条谱线，属赖曼系 H线，则至少需提供多少能量（eV）? A.13.6 C.10.2 7、欲使处于基态的氢原子发出 α D.3.4 8、玻尔磁子μB为多少焦耳／特斯拉？A．0.927×10-19 C. 0.927×10-23 D .0.927×10-25 9、根据玻尔理论可知，氦离子H e+的第一轨道半径是： A．2a0 B. 4a0 C. a0/2 D. a0/4 10、一次电离的氦离子H e+处于第一激发态（n=2）时电子的轨道半径为： 11、假设氦原子（Z=2）的一个电子已被电离，如果还想把另一个电子电离，若以eV为单位至少需提供的能量为：A．54.4 B.-54.4 C.13.6 D.3.4 12、夫—赫实验的结果表明： A电子自旋的存在；B原子能量量子化C原子具有磁性；D原子角动量量子化 第三章无大题 1、为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了：
电子跃迁 电子跃迁本质上是组成物质的粒子（原子、离子或分子）中电子的一种能量变化。根据能量守恒原理，粒子的外层电子从低能级转移到高能级的过程中会吸收能量；从高能级转移到低能级则会释放能量。能量为两个轨道能量之差的绝对值。 跃迁的分类 电子跃迁过程中吸收、释放能量的形式是多样的。与辐射无关的称为无辐射跃迁，与辐射（光）相关的称为辐射跃迁。 无辐射跃迁 参与无辐射跃迁的能量有多种形式，有热能、电能等等。最常见的形式是热能。如电子从高能级向低能级跃迁时，即有可能释放出热量。 辐射跃迁 辐射跃迁分为受激吸收、自发辐射和受激辐射三类（由爱因斯坦最先提出）。 辐射（光）入射入物质，电子吸收光子能量，从低能级转移到高能级称为受激吸收。 在没有外界辐射（光）激励的情况下，电子从高能级转移到低能级并释放出光子，称为自发辐射。因为自发辐射具有随机性，所以这种情况辐射出的光的相位也是随机的。而且光强较弱，称为荧光。 在有外界辐射（光）激励的情况下，电子从高能级转移到低能级并释放出光子，称为受激辐射。由于受激辐射是由外界入射光子引起的，所以电子跃迁产生光子与入射光子具有相关性。即入射光与辐射光的相位相同。如果这一过程能够在物质中反复进行，并且能用其他方式不断补充因物质产生光子而损失的能量。那么产生的光就是激光。 普朗克认为光子能量是孤立的，因此跃迁吸收或者放出的光子能量可表示为：
其中h为普朗克常数6.626196×10^(-34)J·s。ν为产生光子的频率。在氢原子中光子能量又可以与轨道数联系起来，他们之间有一个李德博格常数联系起来，该理论可以预测电子的所处的轨道，从而预测氢原子的谱线，同时也可以拓展到其他元素谱线的预测。 跃迁实例编辑 电子跃迁的一个例子就是焰色反应。某些金属或它们的挥发性化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应.灼烧金属或它们的挥发性化合物时,原子核外的电子吸收一定的能量,从基态跃迁到具有较高能量的激发态,激发态的电子回到基态时,会以一定波长的光谱线的形式释放出多余的能量,从焰色反应的实验里所看到的特殊焰色,就是光谱谱线的颜色.每种元素的光谱都有一些特征谱线,发出特征的颜色而使火焰着色,根据焰色可以判断某种元素的存在.如焰色洋红色含有锶元素,焰色玉绿色含有铜元素,焰色黄色含有钠元素等. 如权能量子活化磁电子跃迁技术原理现在流行与各个行业当中最为普及的权能量子是高能生物陶瓷的能量材料，这种量子技术生产的工艺相当复杂,此产品是由近几十种的稀有金属经过特殊氧化的工艺后在2000度的高温下综合烧结为一体，这种特殊的材料具有卓越的电子跃迁属性，有着超强光、力、磁、电吸收及催化维一体的敏感性能。自然界有无数的放射源：宇宙星体、太阳、地球上的海洋、山岭、岩石、土壤、森林、城市、乡村、以及人类生产制造出来的各种物品，凡在绝对零度（-273℃）以上的环境，无所不有地发射出不同程度的红外线。现代物理学称之为热射线。由能量守恒定律得知，宇宙的能量不能发生，也不会消失，只可以改变能量的方式。热能便是宇宙能量的一种，可以用放射（辐射）、传导和对流的方式进行转换。在放射的过程中，便有一部份热能形成红外线、白金线。几十年前，航天科学家调查研究，太阳光当中波长为8~14微米的远红外线是生物生存必不可少的因素。因此，人们把这一段波长的远红外线称为“生命光波”。这一段波长的光线，与人体发射出来的远红外线的波长相近，能与生物体内细胞的水分子产生最有效的“共振”，同时具备了渗透性能，有效地促进动物及植物的生长。21世纪开始，权能量子带领光谱领域进入新的纪元，材料科技研究进入奈米科技的等级，可生成比远红外线光谱更长的光谱，就是白金线被现代科学命名为“权能量子光谱”。新技术权能量子的发现，释放波长为1000-1600微米，把跃迁的实际效能体现的淋漓尽致。 权能量子材料有多种形态体现和利用，如：用于微波炉、光波炉、炒锅、电饭煲、烤箱水溶喷涂态；也有30%、50%、70%、100%的粉末态，用在与食品级ABS塑料相溶，可注塑成千姿百态的、绝无塑化剂的隐患的环保制品；也有各种规格的颗粒状权能量子球，光线大致可分为可见光及不可见光。可见光经三棱镜后会折射出紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线（光谱）。红光外侧的光线，在光谱中波长自0.76至1000微米的一段被称为红外光，又称红外线。光谱波长能自1000至1600微米，被称为“权能量子能量”光谱。
第十一章 量子跃迁 11—1）荷电q 的离子在平衡位置附近作小振动（简谐振动）。受到光照射而发生跃迁。设照射光的能量密度为()ωρ，波长较长。求：（a ）跃迁选择定则；（b ）设离子原来处于基态，求每秒跃迁到第一激发态的几率。 11—2）氢原子处于基态。收到脉冲电场的作用()()t t δεε0=。使用微扰论计算它跃迁到各激发态的几率以及仍然处于基态的几率（取0ε沿z 轴方向来计算）。 解：令() ()()∑-= n t iE n n n e r t C t r ψ ψ, （6） 初始条件（5）亦即 ()10n n C δ=- （5） 用式（6）代入式（4），但微扰项ψ'H 中ψ取初值1ψ（这是微扰论的实质性要点！）即得 ()t z e H e dt dC i n t iE n n n δψεψψ 101' ==∑ - 以*n ψ左乘上式两端并全空间积分，得 () t iE n n n e t z e dt dC i -=δε 10 再对τ积分，由00>→=-t t ，即得 ()10n n z i e t C ε= ()1≠n （7） 因此0>t 时（即脉冲电场作用后）电子已跃迁到n ψ态的几率为[可直接代入 P291式（23）、P321式（15）而得下式] () 212 02 n n n z e t C P ?? ? ??== ε （8） 根据选择定则()0,1=?=?m l ，终态量子数必须是 ()()10n nlm = 即电子只能跃迁到各np 态()1=l ，而且磁量子数0=m 。 跃迁到各激发态的几率总和为 ?? ? ??? -??? ??=? ? ? ??=∑∑ ∑ n n n n n n z z e z e P 2 11 2 1 2 02 1 ' 2 0' εε （9） 其中 01111==ψψz z （z 为奇宇称） ∑ ∑ = n n n n n z z z 112 1 ψψ ψ ψ2 12112 13 1a r z == =ψψψψ （10）