第二章 电子光学及入射电子技术资料

第一章/n c v εμ==电子波长:h mv V λ==光的折射定律:2112sin sin n n φφ=,1122cn v cn v ==变分法关键定理:欧拉方程F F()0y x y d d ∂∂-='∂∂费马原理指出：光沿所需时间为极值(极大值、恒值、极小值)的路径传播。

t时间1vkii is ==∑费马原理的数学表达式：δδδδ==⇒==⎰⎰22111[]0[]0p p pp t nds L nds c费马原理的具体表达式——斯涅尔定律：1122()sin sin sin sin k kn x n n n φφφφ=L 常数或者：＝＝＝光学定律的数学表达式(光的直线传播，反射、折射的内在联系.遵循的一个更普遍的规律)1\光的直线传播定律——由斯涅尔定律可知：当n 为常数时，正弦函数为常数，即，角度为常数；——光传播路径ds 上任何一点的方向相同，因此为一条直线。

2、折射定律——斯涅尔定律3、反射定律：令n2=-n1，有ψ2=-ψ1，由于入射角和反射角关于反射法线对称，因此ψ’=-ψ14、互易原理：当光线在两种媒质分界面上反射时，其光线传送互易。

非相对论条件下的电子运动方程：o d m e()dt =-+⨯v E v B直角坐标系下的电子运动方程组：222222()()()x z y y x z z y x d x e dy dz E B B dt m dt dt d y e dz dxE B B dt m dt dt d z e dx dyE B B dt m dt dt =-+-=-+-=-+-由电子在均匀电磁场中的能量变化方程：2()02d mv e dt ϕ-=积分可得：22mv e C ϕ-=电子运动速度可以通过空间电位来表示，下式φ为规范化电位：2 5.93210(/)e v m s m ϕϕ==⨯电子在均匀静电场内的轨迹方程：222o eE y z mv =-均匀磁场中，电子速度垂直于Bη==o o Lmv v R eB B ,ηππ===122o v B f T R均匀磁场中，电子速度与B 有夹角α:sin L v R B αη=,12B f T ηπ==,2cos h v B παη=电子在复合电磁场中的运动222222()()()x z y y x z z y x d x e dy dzE B B dt m dt dt d y e dz dxE B B dt m dt dt d z e dx dyE B B dt m dt dt =-+-=-+-=-+-运动方程(摆线方程)为：220(1cos())sin()x E y Bt B E E z t Bt B B ηηηη⎧⎪=⎪⎪⎪⎪=-⎨⎪⎪⎪⎪=-⎪⎩电子运动方程(轮摆线轨迹)：22222()()()E E E y z t B B B ηη-+-=麦克斯韦方程组：BE t∂∇⨯=-∂,D ρ∇⋅=,D E ε=,D H J t ∂∇⨯=+∂,0B ∇⋅=,B H μ=在假设条件下：0E ∇⨯=,0E ∇⋅=,0B ∇⨯=,0B ∇⋅= 矢量公式通用形式2311322131231231[()()()]D h h D h h D h h D h h h q q q ∂∂∂∇⋅=++∂∂∂\22313211231112223331()()()h h h h h h h h h q h q q h q q h q ϕϕϕϕ⎡⎤∂∂∂∂∂∂∇=++⎢⎥∂∂∂∂∂∂⎣⎦直角坐标系下拉氏方程：圆柱坐标系下拉氏方程：0ϕθ∂=∂当时，22222211()00r r r r r r z z r ϕϕϕϕϕ∂∂∂∂∂∂+=⇒++=∂∂∂∂∂∂谢尔茨公式：圆柱坐标系下拉氏方程：贝塞尔微分方程：22221(1)0d d dz z dz z ϖϖνϖ++-=轴对称电场的积分表达式：201(,)(sin )2r z V z ir a daπϕπ=+⎰谢尔茨公式：曲线在点M 的曲率limQ Md k MQds δα→==点M 的曲率半径1ds R k d α==当已知曲线方程为：y=f(x)时，曲线的曲率半径。

第2章光电子学基础知识第一部分光学基础知识第二部分半导体基础知识第一部分光学基础知识一、光的基本属性R.Fresnel 圆孔衍射实验, T.Young 双缝干涉实验1864年麦克斯韦给出麦克斯韦方程组，横波，光速20年后赫兹实验验证。

17世纪中期提出光属性的两种学说牛顿粒子理论惠更斯原理光是由发光物体发出的遵循力学规律的粒子流。

光是机械波，在弹性介质“以太”中传播。

ILCLCf π21=dS C ε=22RlN L πµ=−q+ql电磁波的产生——振荡电路产生电磁波电偶极子当电偶极子的正、负电荷的距离随时间按余弦规律变化时，形成交替变化的电场与磁场，产生电磁波。

振荡偶极子附近一条闭合电场线的形成过程如图所示：光波与电波虽然同是电磁波，但其产生的本质原因不同，因而波长相差很大，且频率越高，粒子性与波动性相比越加明显；电波的波导由金属导体构成，而光波的波导是由电介质构成的。

31061091012101410191040691143H Z H Z 1M H Z 1G H Z 1T 1km1m 1mm 11nm μm X 射线紫外线可见光红外线微波高频电视调频广播无线电射频射线γ频率长1017——电磁波谱8sm f c /8103×≈=λ光波波段光波与电磁波Albert Einstein 引入光子的概念Thomson 电子干涉实验, Davisson 电子束经晶体的干涉实验证明了De Broglie 假设的正确性。

1921年获Nobel 物理学奖De Broglie 构造了De Broglie 假设1929年获Nobel 物理学奖所有物质都有类波属性1937年获Nobel 物理学奖粒子学说可合理地解释光的吸收、光压、光的发射与光电效应、光的化学效应、黑体辐射、康普顿效应等现象。

波动学说能解释光的干涉、衍射、偏振、运动物体的光学现象等现象。

光的波粒二象性宏观解释——既是一种电磁波又是一种粒子微观解释本质上讲，粒子性与波动性各有其存在的合理性。

福建省考研光电信息科学与工程复习资料光电子技术与光学重要内容梳理光电子技术与光学是光电信息科学与工程专业中的重要学科，它涉及到光的物理性质、光的产生与检测技术、光场调控等方面的知识。

在福建省考研中，光电子技术与光学的相关内容是备考的重点之一。

本文将对光电子技术与光学的重要内容进行梳理，以供考生复习备考之用。

一、光电子技术与光学的基本概念1. 光的性质：光的双重性质，即光既具有粒子性质也具有波动性质；2. 光的辐射与吸收：光的辐射能量与频率、波长的关系，光的吸收与能带结构的关系；3. 光的产生与检测技术：光的产生与光源技术，光的检测与光电检测器件技术；4. 光场调控：光的偏振与偏振光器件，光的干涉与衍射，光的相位与相干，光场调控技术。

二、光电子技术与光学相关理论1. 光的传播与衍射：在这一部分中，需要了解光的传播过程与光的衍射现象，包括菲涅尔衍射、费马原理、衍射光栅等相关概念和定理。

2. 光的干涉与相干性：对光的干涉与相干性有一个深入的理解，包括杨氏实验、干涉仪的工作原理、干涉条纹的产生和检测等内容。

3. 光的偏振与偏振光器件：这一部分内容主要包括光的偏振现象及其实验表征、偏振器件的工作原理和光的应用等知识点。

4. 光的光谱与光谱仪器：对光的光谱分析有一定的了解，并掌握光谱仪器如光栅光谱仪、衍射光谱仪的结构和工作原理，以及光谱分析的应用。

三、光电子技术与光学相关应用1. 光通信技术：了解光纤通信系统的工作原理和组成，掌握光纤通信的基本参数和特性，以及光纤通信在实际应用中的重要性。

2. 光信息处理：对光信息处理的基本原理和方法进行了解，包括光学处理器件和光学信息存储等相关知识。

3. 光与物质相互作用：研究光与物质相互作用的基本理论，在此基础上掌握光学材料的性质与应用。

4. 光电子器件与技术：熟悉光电子器件的分类、工作原理和特性，并了解光电子技术在光学成像、光辐射测量等领域的应用。

四、光电子技术与光学领域相关研究进展1. 基于复杂光场的光学信息处理技术的研究进展；2. 新型光学传感器的研究进展；3. 基于光场调控的光学成像技术的研究进展；4. 光电子材料与器件的研究进展。

高二物理光学和电子知识点光学知识点1. 光的传播和反射光是一种电磁波，以直线传播的形式传递能量。

当光遇到边界面时，会发生反射现象。

反射光遵循反射定律，即入射角等于反射角。

2. 折射和折射定律当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。

折射光遵循折射定律，即入射光线、折射光线和法线在同一平面内，且入射角和折射角满足正弦定律。

3. 光的颜色和光谱可见光是由多种不同波长的光波混合而成的。

通过光谱分析可将可见光分解为不同颜色，由长到短的波长依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

4. 反射镜和透镜反射镜可以将光线反射，并用于构建光学仪器如望远镜和反射式照相机。

透镜可以将光线折射，并用于构建光学仪器如显微镜和相机镜头。

5. 球面镜和成像球面镜是由曲面构成的透镜，分为凸面镜和凹面镜。

光线通过球面镜后会发生折射和反射，形成实像或虚像。

电子知识点1. 电流和电路电流是电荷在单位时间内通过导体的数量，单位为安培（A）。

电路是由导体、开关和电源组成的路径，电流从电源的正极流向负极形成闭合回路。

2. 电阻和欧姆定律电阻是材料对电流的阻碍程度，单位为欧姆（Ω）。

欧姆定律表示电流、电阻和电压之间的关系，即电流等于电压除以电阻。

3. 并联和串联电路在并联电路中，电流可以选择不同的路径流动，总电流等于各分支电流之和。

在串联电路中，电流只能顺序通过每个元件，总电流相等于各元件电流之和。

4. 电功和功率电功是电流通过电阻时产生的能量转化，单位为焦耳（J）。

功率是单位时间内转化的电功，单位为瓦特（W），功率等于电流乘以电压。

5. 电磁感应和电磁场电磁感应是由磁场变化产生的感应电动势。

电磁场是由电荷或电流产生的周围空间中的物理场。

以上是高二物理光学和电子的部分知识点，掌握这些知识点可以帮助你理解光的传播和反射、折射定律、颜色和光谱、反射镜和透镜、球面镜和成像，以及电流和电路、电阻和欧姆定律、并联和串联电路、电功和功率、电磁感应和电磁场等内容。