《光子学》试题

1. 一氦氖激光器，发射波长为6.328710-⨯m 的激光束，辐射量为5mW ，光束的发散角为1.0310-⨯rad ，求此激光束的光通量及发光强度。

又此激光器输出光束的截面（即放电毛细管的截面）直径为1mm ，求其亮度。

解：波长632.8nm 的光的视见函数值为=)(λV 0.238，W lm K m /683=则其激光束的光通量为：e m v V K Φ⨯⨯=Φ)(λ=683⨯⨯238.05310-⨯=0.813lm1弧度 = 1单位弧长/1单位半径, 1立体角=以该弧长为直径的圆面积/1单位半径的值的平方，则光束的发散角为1.0310-⨯rad 时的立体角为24απ=Ω=23)100.1(4-⨯⨯π=0.79610-⨯sr发光强度为：cd I vv 610035.1⨯=ΩΦ=亮度为：2cos rIA I L v v v πθ=•==1.318212/10m cd ⨯2．已知氦氖激光器输出的激光束束腰半径为0.5mm ，波长为632.8nm ，在离束腰100mm 处放置一个倒置的伽利略望远系统对激光束进行准直与扩束，伽利略望远系统的目镜焦距mm f e 10-='，物镜焦距mm f o 100='，试求经伽利略望远系统变换后激光束束腰大小、位置、激光束的发散角和准直倍率。

解：已知束腰半径010.5w mm =，632.8nm λ=，束腰到目镜的距离为1100z mm =∴可以求得目镜前主平面上的截面半径210.50.502w w mm === 波阵曲面的曲率半径：2201221161 3.140.5(1())100(+())=-15488.857mm 100632.810w R z z πλ-⨯=+=-⨯-⨯⨯1''11111R R f -= ∴将115488.857mm R =-，'10f mm =-带入得'1R ：''111111115488.85710R R f =+=+-- ∴'19.99R mm =-由于'110.502w w mm ==，所以根据'1w 和'1R 可以求出目镜后射出的光束的束腰位置'1z 和束精品word 完整版-行业资料分享腰半径02w ：'1020.00398w mm ==='2'1'1'6122219.99z 9.99632.810(9.99)1()1()3.140.502R mm R w λπ--===-⨯⨯-++⨯入射光束束腰离物镜距离为mm d z z 99.99)10100(99.912-=---=-'=由2z 和02w 可以求出物镜前主面上的光束截面半径2w 和波面半径2R ：20.00398 5.063w w mm ===2202222262 3.140.00398(1())99.99(+())=-99.99mm 99.99632.810w R z z πλ-⨯=+=-⨯-⨯⨯1 对光束进行物镜变换，求出物镜后主面上的光束截面半径'2w 和波面半径'2R ：'22 5.063w w mm ==''221111199.99100R R f =+=+- '2999900R mm =-由'2w 和'2R 可知：求出最后的束腰位置'2z 和束腰半径03w ：'2'2'2'622222999900z 15923.18632.810(999900)1()1()3.14 5.063R mm R w λπ--===-⨯⨯-++⨯'203 5.023w mm ===扩束后远场发散角：-6''-503632.810=4.01103.14 5.023rad w λθπ⨯==⨯⨯入射时的发散角：-6-40632.810=4.03103.140.5rad w λθπ⨯==⨯⨯所以激光束的准直倍率为：4''54.031010.054.0110T θθ--⨯===⨯ 3. 为使氦氖激光器的相干长度达到1km,它的单色性λλ∆是多少?解: 氦氖激光器的光波长为632.8nm 。

高中物理选修3-5《光电效应》6年高考试题精选一、单项选择题1．【2011·上海卷】用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是A．改用频率更小的紫外线照射B．改用X射线照射C．改用强度更大的原紫外线照射D．延长原紫外线的照射时间【答案】B【解析】每一种金属对应一个极限频率，低于极限频率的光，无论照射时间有多长，光的强度有多大，都不能使金属产生光电效应，只要照射光的频率大于或者等于极限频率，就能产生光电效应，因为X射线的频率高于紫外线的频率，所以改用X射线照射能发生光电效应，B正确【考点定位】光电效应2．【2014·江苏卷】已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1011Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的A．波长 B．频率 C．能量 D．动量【答案】 A【考点定位】本题主要考查了对爱因斯坦光电效应方程、德布罗意波长公式的理解与应用问题，属于中档偏低题。

3．【2013·上海卷】当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时A．锌板带负电B．有正离子从锌板逸出C．有电子从锌板逸出D．锌板会吸附空气中的正离子【答案】C【解析】光电效应发生的过程是锌板原子核外层电子在吸收光子后摆脱原子核的束缚逃离锌板，导致锌板带正电，选项AB错误，C正确；锌板失去电子后带正电，因同种电荷排斥，所以锌板不会吸引空气中的正离子，D错误。

【考点定位】光电效应的发生。

4．【2013·天津卷】下列说法正确的是（）A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B ．射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流C ．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D ．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关【答案】C【考点定位】原子核衰变、玻尔理论、光电效应。

Biophotona)生物体的超弱发光有哪些基本特性？它与哪些生命活动相关？为什么利用生物体的超弱发光能够用于疾病的诊断？b)为何生物的超弱发光? 它与哪些生命活动相关？c)为何“代谢发光”或者“相干机制”d)针对超微弱发光的检测，有哪些测量技术，分别说明其测量原理。

e)超弱发光有哪些应用？2.Fluorescencea)利用分子能级图解释分子光谱涉及的各种能量跃迁过程。

b)荧光是如何产生的？有什么特点？c)分子结构与荧光的关系。

d)理解与掌握荧光光谱中的一些重要概念（包括：Beer-Lambert定律、被测组分对紫外光或可见光具有吸收，且吸收强度与组分浓度成正比。

吸光度与透过率的换算、摩尔吸收系数与浓度之间的关系、斯托克斯位移、荧光量子产率的定义、荧光亮度、光稳定性、荧光寿命）e)荧光检测包括哪些参数？（发射谱、激发谱、stokes 位移、量子产率、荧光寿命）f)生物体中主要的内源荧光色团有哪些？通过对它们的监测可获得哪些生物学信息组织的结构基质：胶原蛋白和弹性蛋白；细胞内代谢路径：NAD 、NADH。

组织结构信息和代谢活性g)向生物体内引入外源荧光可发挥什么作用？监测细胞功能与化学分布，RNA or DNA序列，以及肿瘤标记h)选择荧光探针的依据是什么？（激发波长、发射波长、光稳定性、漂白性、荧光的定性或定量、荧光探针的特异性和毒性、pH适宜值）i)荧光探针导入：（酯化法；形成乙酰羟甲基酯（AM）；细胞膜通透性增强法；使用透膜剂使膜通透性增强；微注射法；将染料通过显微注射法直接注入细胞内）j)按照制备方法分，荧光探针有哪些种类？化学荧光探针:化学方法合成的基因荧光探针:可遗传、由DNA编码、蛋白质组成的选择探针时需要主要考虑哪些因素？激发波长，发射波长，光稳定性、漂白性，荧光的定性或定量，荧光探针的特异性和毒性，pH适宜值在蛋白质分子中，能发射荧光的氨基酸有哪些？它们的吸收和发射波长在哪里？k)绿色荧光蛋白有哪些生物化学特征和光谱特征？野生型和增强型的绿色荧光蛋白有什么异同？荧光强度大大提升，吸收峰转移到488nm，与实验室经常用到的FITC滤光片一样。

单元十二 光的量子效应及光子理论一 选择题01. 金属的光电效应的红限依赖于: 【 C 】(A) 入射光的频率； (B) 入射光的强度；(C) 金属的逸出功； (D) 入射光的频率和金属的逸出功。

根据爱因斯坦光电方程：2max 12v A h m W ν=+ —— A W 是金属的逸出功 红限频率：0A h W ν= —— 只和金属的逸出功有关。

正确答案(C)02. 已知某单色光照射到一金属表面产生了光电效应，若此金属的逸出电势是0U (使电子从金属逸出需做功0eU )，则此单色光的波长λ必须满足： 【 A 】(A)0hc eU λ≤； (B) 0hc eU λ≥； (C) 0eU hc λ≤； (D) 0eU hcλ≥。

产生光电效应光的最低频率：00A h W eU ν≥=−−→00eU hν≥ 将其上式代入00cλν=得到：0hceU λ≤—— 正确答案(A) 03. 在均匀磁场B内放置一簿板的金属片，其红限波长为0λ。

今用单色光照射，发现有电子放出，放出的电子(质量为m ，电量的绝对值为e )在垂直于磁场的平面内作半径为R 的圆周运动，那么此照射光光子的能量是： 【 B 】(A) 0hc λ； (B) 20()2hceRB m λ+； (C) 0hc eRB mλ+； (D) 02hceRB λ+。

根据红限波长得到金属的逸出功：00A cW h hνλ==光电效应产生的电子在磁场中作圆周运动的动能：212v k E m =电子作圆周运动满足：2v v m eB R =−−→2()2k eRB E m=照射光子的能量：2max 12v A h m W ν=+−−→20()2eRB ch h mνλ=+ —— 正确答案(B)04. 用强度为I ，波长为λ的X 射线分别照射锂(3)Z =和铁(26)Z =，若在同一散射角下测得康普顿散射的X 射线波长分别为Li λ和Fe λ(,)Li Fe λλλ>，它们对应的强度分别为Li I 和Fe I ，则【 C 】(A),Li Fe Li Fe I I λλ><； (B) ,Li Fe Li Fe I I λλ==；(C),Li Fe Li Fe I I λλ=>； (D) ,Li Fe Li Fe I I λλ<>。

《激光原理与技术》习题一班级序号姓名品级一、选择题1、波数也常常利用作能量的单位，波数与能量之间的换算关系为1cm-1 = eV。

（A）×10-7(B) ×10-6(C) ×10-5(D) ×10-42、若掺Er光纤激光器的中心波长为波长为μm，则产生该波长的两能级之间的能量距离约为cm-1。

（A）6000 (B) 6500 (C) 7000 (D) 100003、波长为λ=的He-Ne激光器，谱线线宽为Δν=×109Hz。

谐振腔长度为50cm。

假设该腔被半径为2a=3mm的圆柱面所封锁。

则激光线宽内的模式数为个。

（A）6 (B) 100 (C) 10000 (D) ×1094、属于同一状态的光子或同一模式的光波是 .(A) 相干的(B) 部份相干的(C) 不相干的(D) 非简并的二、填空题一、光子学是一门关于、、光子的科学。

二、光子具有自旋，而且其自旋量子数为整数，大量光子的集合，服从统计散布。

3、设掺Er磷酸盐玻璃中，Er离子在激光上能级上的寿命为10ms，则其谱线宽度为。

三、计算与证明题1．中心频率为5×108MHz 的某光源，相干长度为1m ，求此光源的单色性参数及线宽。

2．某光源面积为10cm 2，波长为500nm ，求距光源0.5m 处的相干面积。

3．证明每一个模式上的平均光子数为1)/ex p(1-kT hv 。

《激光原理与技术》习题二班级 姓名 品级一、选择题1、在某个实验中，光功率计测得光信号的功率为-30dBm ，等于 W 。

（A ）1×10-6 (B) 1×10-3 (C) 30 (D) -30二、激光器一般工作在 状态.(A) 阈值周围 (B) 小信号 (C) 大信号 (D) 任何状态二、填空题一、若是激光器在=10μm λ输出1W 持续功率，则每秒从激光上能级向下能级跃迁的粒子数是 。