光电信息物理基础复习

光电物理知识点总结大全1. 光电效应光电效应是光和电子之间的基本相互作用过程。

它是指当金属表面或半导体中的电子受到光的照射时，会被激发出来并形成光电流的现象。

光电效应是建立现代光电子学的基础，它揭示了光子的能量和动量对于材料中电子能级的激发影响。

光电效应有三种主要类型：外光电效应、内光电效应和光电发射效应。

2. 波粒二象性波粒二象性是指光和电子都具有波动性和粒子性。

在某些实验中，光和电子表现出波动特性，而在其他实验中，它们又表现出粒子特性。

这一概念的提出解决了红外灾变、飞行时间技术、光学和粒子散射中的许多问题。

波粒二象性的发现是量子力学的重要基础，它为光电物理的发展提供了关键的理论基础。

3. 光的波动性质光的波动性质是指光是一种电磁波，它在传播过程中表现出波动的特性。

光波动性质的研究揭示了光的干涉、衍射、偏振等现象，为光电物理的研究与应用提供了理论基础。

光的波动性质在光学、光电子学、光通信等领域具有重要的应用价值。

4. 光的粒子性质光的粒子性质也称为光子性质，是指光在相互作用过程中表现出粒子的特性。

光的粒子性质的研究揭示了光的能量、动量和频率对材料中电子的激发影响，为光电子学、半导体器件等领域的应用提供了理论支持。

5. 光电子发射光电子发射是指金属或半导体中的电子受到光照射时，把部分能量吸收，并运动到离开金属或半导体表面的位置。

光电子发射是光电效应的重要现象之一，它在光电子学、半导体器件和光学信息处理等领域具有重要的应用价值。

6. 光电晶体光电晶体是由光子晶体和电子晶体组成的一种新型功能材料。

它具有光学周期结构和电子周期结构的双重优势，能够在光电效应的基础上实现光与电子的相互转换和控制。

光电晶体在半导体器件、光通信、光电信息处理等领域具有重要的应用前景。

7. 光电导现象光电导现象是指当半导体材料受到光照射时，导电性能会发生变化的现象。

光电导现象的研究为半导体光电子器件的设计和应用提供了技术支持，包括太阳能电池、光电导光纤、光电探测器等。

1-吸收系数a ：介质单位长度上由于吸收而引起的光谱辐射功率P的相对减小量。

2. 透射系数R：3. 本征吸收：半导体当中电了在能级之间发生跃迁所形成的吸收过程。

4. 发生木征吸收的必要条件：光了能量大于禁带宽度5. 木征吸收限入°：吸收系数显著下降的特定波长6. 直接跃迁：电子在K空间波矢方|hj—致的跃迁7. 间接跃迁：除吸收光了外，还与晶格交换能量的非直接跃迁8. 半导体的光吸收主要包括：1激子吸收：受激电子和空穴相互束缚而结合在一起形成一个新的系统2自由载流了吸收：电了和空穴在带内跃迁而引起的吸收3.杂质吸收：束缚在杂质能级上的电了可以吸收光了跃迁到导带，而杂质能级上的空穴同样可以吸收光了跃迁到价带4晶格振动吸收：在远红外区域内低能光了被晶格吸收转变为声了。

9. 光电导：由于光照而引起的半导体电导率增加10. 解释为什么光敏电阻材料一般都选择高阻材料且在低温下使用：11. 定态光电导：恒定光照下产生的光电导。

12. 光电导弛豫：光照停止以后光电流逐渐消失，这种在光照下电导率逐渐上升，光照停止后电导率逐渐下降的现象称为……13. 光电导的灵敏度：一定光照强度下光电导的强弱。

14. 光电导增益：15.15. 解释光生伏特效应原理：当用适当波长的光照射非均匀半导体时（如PN JUNTION）,由于内建电场的作用，半导体背部产生电动势，如果PN结短路则会产生电流。

16. 光电池工作时的三股电流：光生电流，光生电压导致的PN结正向电流，流经外电路的电流17. 表征光电池IV特性的三个最重要参数：开路电压，短路电流，填充因了18. 根据不同的激发方式，可以将发光过程分为：电致发光，光致发光，阴极发光19. 辐射跃迁：电了由高能级向低能级跃迁时必然放出能量，如果跃迁过程伴随着放出光了,这种跃迁称为辐射跃迁。

20. 无辐射跃迁：电子在跃迁过程中不发射光了。

21. 辐射跃迁可以分为：本征跃迁和非本征跃迁22. 无23. PN结的注入发光原理：对pn结加反向偏压使势垒降低从而减小内部电场，电了从n[x：注入P区，空穴从p区注入n区，电子空穴都属于非平衡少子，它们与多子复合发光。

光电信息物理基础1. 引言光电信息物理基础是光电信息科学与技术的基础课程之一，主要涉及光电物理学和光电子学的基本原理和应用，为研究光电传感器、光电器件以及光电子设备的设计和应用打下基础。

本文将介绍光电信息物理基础的主要内容，包括光电物理学和光电子学的基本原理、光电器件的种类和特性以及光电子设备的应用领域。

2. 光电物理学基本原理光电物理学是研究光与物质相互作用的学科，主要涉及光的传播规律、光的吸收和发射以及光与物质相互作用的基本过程。

常见的光电物理学原理包括：2.1 光的传播光的传播遵循光的几何光学理论和波动光学理论。

几何光学理论描述了光束在直线传播时的基本规律，如光的反射和折射。

波动光学理论则从波动的角度解释了光的传播现象，如衍射和干涉。

2.2 光的吸收和发射光的吸收与发射是光与物质相互作用的基本过程。

光通过与物质的相互作用，可以被物质吸收或者物质发射光。

这些过程可以通过光的能量和频率来描述。

2.3 光与物质相互作用光与物质相互作用包括光与原子、分子以及固体材料之间的相互作用。

光的能量可以激发物质的电子跃迁，产生吸收和发射现象。

其中，电子跃迁是光与固体材料相互作用的主要过程。

3. 光电子学基本原理光电子学是研究光电子器件和系统的学科，主要涉及光的探测、放大、调制和转换等原理和技术。

常见的光电子学原理包括：3.1 光电效应光电效应是指物质受到光照射后，电子从物质中被激发并逸出的现象。

根据光电效应的不同特征，可以将光电效应分为外光电效应和内光电效应。

外光电效应是光照射到材料表面产生的光电效应，常用于光电传感器的设计与应用。

内光电效应是光照射到材料内部产生的光电效应，常用于光电探测器和光电放大器等光电器件。

3.2 光电器件光电器件是用于探测、放大和转换光信号的设备。

常见的光电器件包括光电二极管、光敏电阻、光电导、光电二极管阵列等。

这些器件基于光电效应的原理工作，可以将光信号转化为电信号或者电信号转化为光信号。

光电信息物理基础涵盖了光电子学、量子光学、光电半导体、光纤通信等多个领域。

在现代通讯和信息技术领域中，光电子学和光电物理学的研究和应用越来越广泛。

在光电子学领域中，研究的主要问题是如何将光子与电子结合起来，开发出新的光学器件。

例如，光电二极管、光电导、光电输运器件等，这些设备可以将光信号释放为电信号，反之亦然。

另外，量子光学是研究光和物质的基本相互作用规律，这项研究的重点是利用量子力学与光的相互作用打开新突破口。

在光电半导体领域中，研究着关于半导体材
料的光发射现象。

半导体中，电洞与导带之
间能的大小决定了固体能带图像，光晕的出
现和消失受到了极大的影响。

光电半导体技
术的发展应用非常广泛，从LED的研发到太阳能电池，从光纤通信到激光器。

光纤通信是另一个光电子领域，其使用了光
纤作为传输媒介，将光的信号通过光纤传输，并将其转换为电信号。

光纤通信比起以往的
通信手段有很多优势，例如数据传输速度快、抗干扰性能强等。

总的来说，光电信息物理基础的研究和应用
为现代通讯、信息技术领域提供了非常重要
的支持，并且其发展前景广阔。

光电信息物理基础复习1. ⽮量场在空间任意闭合曲⾯的通量等于该闭合曲⾯所包含体积中⽮量场的散度的体积分，即散度定理是闭合曲⾯积分与体积分之间的⼀个变换关系，在电磁理论中有着⼴泛,,,的应⽤。

AAV,,,,dSd ,,SV2. 导体的静电平衡特点· 导体内部场强处处为零;· 导体表⾯外侧，紧靠表⾯处的场强处处与表⾯垂直;· 导体是个等势体，导体表⾯是等势⾯。

3. 写出电流连续性⽅程微分形式和积分形式dqd,,J,dS,,,,,dV,,积分形式 SVdtdt,, ,,,J,,微分形式 ,t4. 简述法拉第电磁感应定律因磁通量变化产⽣感应电动势的现象，闭合电路的⼀部分导体在磁场⾥做切割磁感线的运动时，导体中就会产⽣电流，这种现象叫电磁感应，产⽣的电流称为感应电流。

5. 写出麦克斯韦⽅程组微分形式和积分形式并讨论各⼦⽅程及⽅程组的物理意义。

(10分) 积分形式微分形式从上往下:描述了电场的性质、磁场的性质、变化的磁场激发电场的规律、传导电流和变化的电场激发磁场的规律麦克斯韦⽅程组在电磁学中的地位，如同⽜顿运动定律在⼒学中的地位⼀样。

以麦克斯韦⽅程组为核⼼的电磁理论，是经典物理学最引以⾃豪的成就之⼀。

它所揭⽰出的电磁相互作⽤的完美统⼀，为物理学家树⽴了这样⼀种信念:物质的各种相互作⽤在更⾼层次上应该是统⼀的。

这个理论被⼴泛地应⽤到技术领域。

6. 写出电磁场边界条件的⼀般表达式7. 理想介质中均匀平⾯波的传播特点为:1. 电场、磁场与传播⽅向之间相互垂直，是横电磁波(TEM 波)。

2. ⽆衰减，电场与磁场的振幅不变。

3. 波阻抗为实数，电场与磁场同相位。

4. 电磁波的相速与频率⽆关，⽆⾊散。

电场能量密度等于磁场能量密度，能量的传输速度等于相速度。

8. 简述爱因斯坦对光电效应的解释。

提出光⼦假说、只有当⼊射光的频率⾼于某个值v。

时才有光电⼦逸出、光电⼦的能量取决于照射光的频率、光电⼦的产⽣⼏乎与光照射同时发⽣。

中国计量大学光电信息物理基础期末考试试卷一、填空题（共10小题，每题2分，共20分）1、一电子以0.99 c的速率运动(电子静止质量为9.11×10-31kg，则电子的总能量是 J，电子的经典力学的动能与相对论动能之比是。

2、一质量为0.2kg的弹簧振子, 周期为2s,此振动系统的劲度系数k 为 N/m。

3、一质点作半径为0.1m的圆周运动，其运动方程为：（SI），则其切向加速度为＝。

4、一质点在OXY平面内运动,其运动方程为,则质点在任意时刻的速度表达式为；加速度表达式为。

5、一长直导线旁有一长为，宽为的矩形线圈，线圈与导线共面，如图所示. 长直导线通有稳恒电流，则距长直导线为处的点的磁感应强度为；线圈与导线的互感系数为。

6、一小球沿斜面向上作直线运动，其运动方程为：，则小球运动到最高点的时刻是= S。

7、一束平行单色光垂直入射在一光栅上，若光栅的透明缝宽度与不透明部分宽度相等，则可能看到的衍射光谱的级次为。

8、一质点的加速度和位移的关系为且，则速度的最大值为。

9、三个容器中装有同种理想气体，分子数密度相同，方均根速率之比为，则压强之比。

10、两个同振动方向、同频率、振幅均为A的简谐振动合成后振幅仍为A，则两简谐振动的相位差为。

二、名词解释（共5小题，每题3分，共15分）1、电通量：2、转动惯量：3、质点：4、光电效应：5、光的吸收：三、选择题（共10小题，每题2分，共20分）1、一定量的理想气体，在温度不变的条件下，当体积增大时，分子的平均碰撞频率和平均自由程的变化情况是： ( ) 。

A.减小而不变B.减小而增大C.增大而减小D.不变而增大2、真空中一半径为R的球面均匀带电Q，在球心O处有一带电量为q的点电荷，设无穷远处为电势零点，则在球内离球心O距离的r的P点处的电势为：（）。

A.增加B.减少C.逐渐变小D.逐渐增多3、长为的匀质细杆，可绕过其端点的水平轴在竖直平面内自由转动。

如果将细杆置于水平位置，然后让其由静止开始自由下摆，则开始转动瞬间杆的角加速度和细杆转动到竖直位置时的角加速度分别为：（）。

第六章习题解答6.1解：（1）波函数的归一化条件为1)(2=⎰∞∞-dx x ψ注意要先对波函数取绝对值即211)(xCix C x +=+=ψ 因此122arctan 1122222==⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--==+∞∞-∞∞-⎰πππC C x C dx x C，所以π1=C波函数的表达式为ixx +=11)(πψ（2）粒子坐标的几率分布函数为波函数与其共轭复数的乘积，也就是波函数去绝对值后平方。

所以几率密度为)1(1)()(22x x x w +==πψ （3）根据极大值条件，令0)(=dx x dw ，则有()012122=+-x xπ（要会求导）所以在x =0处找到粒子的几率最大，最大几率为π/1。

6.3 解：（1）几率密度为axn a x x w πψ22sin 2)()(==，先积分再另n =1（基态）和n =2。

找到粒子的概率：3/0303022sin 2122cos12sin 2a a aa x n n a x a dx a xn a dx a x n a ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=-=⎰⎰ππππ 基态n =1则概率为πππππ433132sin 2312sin 213/01-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=a a a a x a x a P a n =2则概率为πππππ833134sin 4314sin 413/02+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=a a a a x a x a P a （2）几率密度最大令0)(=dx x dw 则0cos sin 42=a xn a x n an πππ，则最大值位置为nak x 2)12(+=，1,,2,1,0-=n k ，a x ≤≤0（参见P104例6-3） 1=n 则最大值位置为2a x =，几率密度最大值为aa x a x w 2sin 2)(2==π2=n 则最大值位置为43,4a a x =，几率密度最大值为aa x a x w 22sin 2)(2==π 和P104的图6.3-2（b ）的结果完全吻合。