光电学复习思考题.doc
光电效应思考题
1、光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。
内光电效应是被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生伏特的现象。
外光电效应是被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。
电光效应是将物质置于电场中时物质的光学性质发生变化的现象。
某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应。
电光效应包括泡克耳斯(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应。
单光子光电效应：我们常说的光电效应为单光子光电效应，也就是每个电子同一时间只吸收一个光子。
多光子光电效应：当单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量。
2、普朗克常量的意义：普朗克常数是现代物理学中最重要的常数之一,它成为区分宏观客体和微观客体的界限。
普朗克常数的发现,在物理学的发展史上具有划时代的意义,它第一次表明了辐射能量的不连续性,这是现代物理学中富有革命性的事件。
由于它的发现,物理学进入了一个全新的时代,这个理论物理学的新概念导致了量子理论的建立。
1905年爱因斯坦在解释光电效应时,将普朗克的辐射能量不连续的假设作了重大发展,提出光是由能量为hυ的光量子构成的粒子流。
爱因斯坦和德拜用量子概念计算了固体中振动能量随频率的分布,由此解释了固体比热在低温下趋于零的特征。
后来,科学家们证明了康普顿效应是一种量子效应,是普朗克常数h起重要作用的量子现象,在经典极限下,h趋于零,能谱由分立变连续,X射线被电子散射后波长不变,康普顿效应不存在。
光的波粒二象性,是对光的本质的深刻认识,正是表达式ε=hυ和p=h/λ把标志波动性质的υ和λ同标志微粒性的E和p,通过普朗克常数h定量地联系起来了。
在光的二象性的启发下,德布罗意提出了与光的二象性完全对称的设想,即实物粒子也具有波粒二象性的假设,粒子的能量与波的(角)频率、波矢量间满足德布罗意关系,1926年薛定谔建立了物质波的波动方程,算出了氢原子的量子化能量,与实验完全符合。
光电检测技术复习三(光生伏特器件)
问题四 半导体光电器件的特性参数与选择 1 半导体光电器件的特性参数 半导体光电器件主要包括光电导器件与光生伏特器件等两大类， 要根据具体情况选择不 同特性参数的器件。 光谱响应（nm） 光电器件 短 波 长 400 300 750 400 峰值 640 长 波 长 900 122 0 灵敏 度 (A/W ) 1A/l m 0.30.6 0.30.8 0.30.6 输出电 流(mA) 光电 响应 特性 非线 性 动态特性 频率 响应 (MHz) 0.001 上升时 间 (μ s) 200-10 00 ≤0.1 ≤100 ≤ 0.002 ≤0.1 电源 及偏 置 交、 直流 三种 偏置 暗电 流与 噪声
我的老师说过：光电技术人员应具备不怕黑、不怕冷、不怕密闭的专业素质.
第三章 光生伏特器件 问题一 硅光生伏特器件 硅光生伏特器件具有制造工艺简单、 成本低等特点使它成为目前应用最广泛的光生伏特 器件。 问题二 硅光电二极管 硅光电二极管是最简单、最具有代表性的光生伏特器件，其中，PN 结硅光电二极管为 最基本的光生伏特器件。 1 工作原理—基于 PN 结的光伏特效应 2 基本结构 1) 光电二极管可分为以 P 型硅为衬底的 2DU 型 与以 N 型硅为衬底的 2CU 型两种结构形式。 如图 3-1（a）所示的为 2DU 型光电二极管的 原理结构图。 2) 图 3-1（c）所示为光电二极管的电路符号，其 中的小箭头表示正向电流的方向（普通整流二 极管中规定的正方向） ，光电流的方向与之相 反。图中的前极为光照面，后极为背光面。 3 电流方程—普通二极管的电流方程 qU （反向偏置时） 且 |U|>> kT/q 时(室温下 kT/q≈0.26mV， ID 为 U 为负值 I ID e kT 1 很容易满足这个条件)的电流，称为反向电流或暗电流。
光电效应实验思考题
1.什么是光电效应？光照射到金属上，引起物质的电性质发生变化。
这类光变致电的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。
光电效应分为光电子发射、光电导效应和阻挡层光电效应，又称光生伏特效应。
前一种现象发生在物体表面，又称外光电效应。
后两种现象发生在物体内部，称为内光电效应。
只要光的频率超过某一极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。
当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。
在入射光一定时，增大光电管两极的正向电压，提高光电子的动能，光电流会随之增大。
但光电流不会无限增大，要受到光电子数量的约束，有一个最大值，这个值叫饱和电流。
所以，当入射光强度增大时，根据光子假设，入射光的强度（即单位时间内通过单位垂直面积的光能）决定于单位时间里通过单位垂直面积的光子数，单位时间里通过金属表面的光子数也就增多，于是，光子与金属中的电子碰撞次数也增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，电流也随之增大。
2.普朗克常量h的重要性普朗克常数是一个物理常数，用以描述量子大小。
在原子物理学与量子力学中占有重要的角色，马克斯·普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。
这样的一份能量叫能量子，每一份能量子等普朗克常数乘以辐射电磁波的频率。
就普朗克常数h的意义，物理学家金斯曾说过这样一段话：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认它是关系到保证宇宙的存在的．如果说h严格地等于零，那么宇宙间的物质能量将在十亿万之一秒的时间内全部变为辐射．”普朗克常数引入后，以普朗克常数为根本特征的量子论给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法，物理学理论发生了巨大变革，使人类认识由低速宏观领域扩展到高速微观领域．h的提出引出了一系列解释性假说，促进了量子论的建立与推广，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础，并且这些科研成果在化学等有关学科和许多近代技术中也得到了广泛的应用．可以说，h的出现具有划时代的重大意义．3.光电效应的历史：光电效应由德国物理学家赫兹于1887年发现，对发展量子理论起了根本性作用。
仪器分析复习题(答案版)
仪器分析复习题一、思考题01、现代仪器分析法有何特点？它的测定对象与化学分析方法有何不同？特点：（1）灵敏度高、样品用量少；（2）分析速度快、效率高；（3）选择性较好；（4）能够满足特殊要求；（5）与化学分析相比准确度较低，低5%；（6）一般仪器价格较贵，维修使用成本较高。
仪器分析测定的含量很低的微、痕量组分，化学分析主要用于测定含量大于1%的常量组分。
02、光谱分析法是如何分类的？按照产生光谱的物质类型的不同，可以分为原子光谱、分子光谱和固体光谱;按照产生的光谱的方式不同，可以分为发射光谱、吸收光谱和散射光谱;按照光谱的性质和形状又可分为线光谱、带光谱和连续光谱。
03、什么是光的吸收定律？其数学表达式是怎样的？朗伯-比尔定律（即光的吸收定律）是描述物质对某一波长光吸收的强弱与吸光物质的浓度及其液层厚度间的关系。
A=lg(1/K)=KcL I=I0e-KcL{当一束强度为I0的单色光通过厚度为L、浓度为c的均匀介质（试样）后，设其强度减弱为I，则透射光强度与入射光强度之比，称为透射率，用T表示。
A表示物质对光的吸收程度，K为比例常数}04、名词解释（共振线、灵敏线、最后线、分析线）共振线：在原子发射的所有谱线中，凡是有高能态跃迁回基态时所发射的谱线，叫共振（发射）线。
灵敏线：每种元素的原子光谱线中，凡是具有一定强度、能标记某元素存在的特征谱线，称为该元素的灵敏线。
最后线：最后线是每一种元素的原子光谱中特别灵敏的谱线。
分析线：这些用来定性或定量分析的特征谱线被称为分析线。
05、常用的激发源有哪几种，各有何特点?简述ICP的形成原理及特点。
（1）目前常用的激发源是直流电弧（DCA）、交流电弧(ACA)、高压火花以及电感耦合等离子体(ICP)等。
（2）ICP的形成原理：这是利用等离子体放电产生高温的激发光源。
当在感应线圏上施加高频电场时，由于某种原因(如电火花等)在等离子体工作气体中部分电离产生的带电粒子在高频交变电磁场的作用下做高速运动，碰撞气体原子，使之迅速、大量电离，形成雪崩式放电，电离的气体在垂直于磁场方向的载面上形成闭合环形的涡流，在感应线圈内形成相当于变压器的次级线圈并同相当于初级线圈的感应线圈耦合，这种高频感应电流产生的高温又将气体加热、电离，并在管口形成一个火炬状的稳定的等离子体焰矩。
光电检测思考题及部分答案
思考题及部分答案:1.什么是光电检测系统？其基本组成部分有哪些？答：指对待测光学量或由非光学待测物理量转换的光学量，通过光电变换和电路处理的方法进行检测的系统。
组成部分：光源；被检测对象及光信号的形成；光信号的匹配处理；光电转换；电信号的放大与处理；微机；控制系统；显示。
2.简要说明光电检测技术的重要应用范围？答：辐射度量和光度量的检测；光电元器件及光电成像系统特性的检测；光学材料、元件及系统特性的检测；非光学量的光电检测。
3.光电探测器的原理有几种效应？分别是什么？内容是什么？答：四种。
光电子发射效应：在光辐射作用下，电子逸出材料表面，产生光电子发射。
光电导效应：光照射某些半导体材料，某些电子吸收光子变成导电自由态，在外电场的作用下，半导体的电导增大。
光生伏特效应：光照射在PN结及其附近，在结区中因电场作用，产生附加电动势。
光磁电效应：半导体置于磁场中，用激光垂直照射，由于磁场产生洛伦兹力，形成电位差。
4. 光电探测器的种类及相应的光电器件？答：光电子发射器件：光电管、光电倍增管；光电导器件：光敏电阻；光生伏特器件：雪崩光电管、光电池、光电二极管、光电三极管。
5. 光电探测器的性能参数有哪些？详细叙述之。
答：量子效率：响应度：光谱响应：响应时间和频率响应：噪生等效功率：探测度：线性度：。
6. 光电探测器的噪声主要来源于什么？答：热噪声；暗电流噪声；散粒噪声；低频噪声。
7.作为性能优良的光电探测器应具有哪三项基本条件？答：光吸收系数好；电子亲和力小；光电子在体内传输过程中受到的能量损失应该小，使其逸出深度大。
8.常见的光阴极材料有哪些？答：银氧铯；锑钾；锑铯。
9.真空二极管与充气二极管的工作原理与结构以及它的优缺点比较。
答：充气的暗电流与照射比真空大很多；充气的频率响应比真空的较差；充气的噪声响应比真空的较大。
10.光电倍增管的工作原理及结构（组成部分），他有什么特点？答：工作原理：光照射在光电阴极上，从光阴极激发出的光电子，在电场U1的加速下，打在第一个倍增级D1上，由于光电子能量很大，它打在倍增极上时就又激发出数个二次光电子，在电场U2的作用下，二次光电子又打在第二个倍增极上，又引起电子发射，如此下去，电子流迅速倍增，最后被阳极收集。
光电效应测普朗克常数思考题汇总
一、光电效应的定义电子在光的作用下从某些物质表面发射出来的现象称为光电效应。
逸出来的电子称为光电子。
光电效应分为内光电效应和外光电效应。
内光电效应是指被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。
内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。
单光子的光电效应是指某一时刻物质表面的每个电子只吸收一个光子，这也是通常所说的光电效应。
如果单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量，即一个电子可以同时吸收两个及两个以上的光子，就称为多光子的光电效应。
在此情况下，光电效应的规律有相应的变化：1. 光电流与入射光强的n 次幕成正比，而不限于线性关系；2. 入射光强决定能否产生n 光子光电效应，由推广的爱因斯坦光电效应方程A nh E -=νmax 可知，它对光电子的最大动能是有影响的；3. 红限（极限频率）已经失去原有的意义，在原来单光子的光电效应下，钠、金、银、钨、镍等需用绿蓝光（甚至紫外光）才能产生光电效应，现在红色（甚至红外）的激光都能使这些金属产生光电效应。
电光效应是指将物质置于电场中时，物质的光学性质发生变化的现象。
比如某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化。
电光效应包括泡克耳斯效应和克尔效应。
二、光电效应可以测普朗克常数的原理爱因斯坦光电效应方程为A mv h +=2021ν (1) 式中，A 为金属的逸出功，2021mv 为光电子获得的初始动能。
根据该式，入射到金属表面的光频率越高，逸出的光电子动能越大，所以即使光电管阳极电势低于阴极电势时也会有光电子到达阳极形成光电流，直至两极电势差低于截止电压，光电流才为零。
此时有关系20021mv eU =(2) 将(2)式代入(1)式可得 A h eU -=ν0即eA e h U -=ν0 上式表明截止电压0U 是入射光频率ν的线性函数，直线斜率/k h e =。
光电效应实验思考题
光电效应1. 什么是光电效应答：（1）光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转转成电能。
这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（2）定义：定义1：物质由于吸收光子而产生电的现象。
定义2：物质在光的作用下发射电子或电导率改变，或者两种材料的界面上产生电势的现象。
（3）分类：A. 外光电效应：外光电效应是指物质受光照后而激发的电子逸出物质的表面，在外电场作用下形成真空中的光电子流。
这种效应多发生于金属和金属氧化物。
B. 内光电效应：内光电效应是指受光照而激发的电子在物质内部参与导电，电子并不逸出光敏物质表面。
这种效应多发生于半导体内。
内光电效应又可分为光电导效应、光生伏特效应、丹倍效应和光磁电效应等。
2.光电效应为什么可以测普朗克常数h ？答：爱因斯坦提出了“光量子”的概念，认为对于频率为 υ的光波，每个光子的能量为υh E =式中， 为普朗克常数，它的公认值是 =6.626 。
按照爱因斯坦的理论，光电效应的实质是当光子和电子相碰撞时，光子把全部能量传递给电子，电子所获得的能量，一部分用来克服金属表面对它的约束，其余的能量则成为该光电子逸出金属表面后的动能。
爱因斯坦提出了著名的光电方程：W mv 21h 2+=υ （1） 式中，υ为入射光的频率，为电子的质量， 为光电子逸出金属表面的初速度， 为被光线照射的金属材料的逸出功， 为从金属逸出的光电子的最大初动能。
由（1）式可见，入射到金属表面的光频率越高，逸出的电子动能必然也越大，所以即使阴极不加电压也会有光电子落入阳极而形成光电流，甚至阳极电位比阴极电位低时也会有光电子落到阳极，直至阳极电位低于某一数值时，所有光电子都不能到达阳极，光电流才为零。
这个相对于阴极为负值的阳极电位被称为光电效应的截止电压。
显然，有 （2）代入（1）式，即有W eU h 0+=υ （3）由上式可知，若光电子能量 W <υh ，则不能产生光电子。
产生光电效应的最低频率是 h W =0υ，通常称为光电效应的截止频率。
第一章思考题
第一章思考题1．下说法是否正确：（1）量子力学适用于微观体系，而经典力学适用于宏观体系；（2）量子力学适用于不能忽略的体系，而经典力学适用于可以忽略的体系。
解答：（1）量子力学是比经典力学更为普遍的理论体系，它可以包容整个经典力学体系。
（2）对于宏观体系或可以忽略的体系，并非量子力学不能适用，而是量子力学实际上已经过渡到经典力学，二者相吻合了。
2．什么是黑体？（1）黑颜色的物体。
（2）完全吸收任何波长的外来辐射而无反射的物体。
（3）完全吸收任何波长的外来辐射而无任何辐射的物体。
（4）吸收比为1的物体。
（5）在任何温度下，对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体。
答：（4），（5）正确。
吸收比α（λ，T）=1蕴含了任何温度下，对入射的任何波长的辐射α（λ，T）均为1。
（2）是常见的黑体定义，显然，应加上“在任何温度下”才完整。
3．康普顿效应中入射光子的能量只有部分被电子吸收，这是否意味着光子在相互作用过程中是可分的？答：光电效应中，一个电子同时吸收两个光电子的概率非常小，一个电子只吸收一个光子。
另外，实测中光电发射没有可分辨出的时间延迟，这说明，电子没有能量的积累过程，即电子吸收一个光子后再吸收一个光子的概率也是非常小的。
因而，截止频率的限制是必需的。
4．德布罗意关系式是仅适用与基本粒子如电子、中子之类还是同样适用于具有内部结构的复合体系？答：德布罗意关系式是适用于一切物质的普遍关系，是波粒二象性的反映而与物质具体结构无关。
因此，不仅适用于基本粒子也适用于具有内部结构的复杂体系。
5．粒子的德布罗意波长是否可以比其本身线度长或短？二者之间是否有必然联系？答：由基本假设 =，波长仅取决于粒子的动量而与粒子本身线度无必然联系。
6．在电子衍射实验中，单个电子的落点是无规律的，而大量电子的散落则形成了衍射图样，这是否意味着单个粒子呈现粒子性，大量粒子集合呈现波动性？答：为了验证是否大量粒子集合才呈现波动性，1949年比尔曼（苏）等曾做了，极微弱电子束射向金属箔发生的射的实验，实验中两个电子相继穿过衍射系统的时间约为一个电子穿过仪器所需时间的三万倍！尽管这样，产生的衍射图样和用强大的倍的电子束所得到的图样完全一样。
光电材料复习题
1. 一个荧光屏，面积为1002cm ，亮度为300cd/2m ,计算其光出射度和光通量。
解：荧光屏看作是朗伯辐射体，M L π==2300/lm m π光通量M A Φ=⨯4100103003ππ-=⨯⨯=2.（1）温度为20o C 的黑体，其单色辐出度的峰值所对应的波长是多少？（2） 太阳的单色辐出度峰值波长为510nm,则由此估算太阳表面的温度。
解：（1）为黑体，由维恩位移定律，m T b λ=其中2898()b um k =g28989.8920273m b um T λ==≈+ （2） 同理根据m T b λ= 289856820.51mbT k λ==≈ 3可将星体视作绝对黑体，利用维恩位移定律测星体表面温度，已知太阳m λ=0.51um ，北极星m λ=0.35um ，天狼星m λ=0.29um ，试求各星体表面温度。
解：黑体，维恩位移定律，m T b λ= mbT λ=1289856820.51mbT k λ==≈ 2289882800.35mbT k λ==≈ 3289899930.29mbT k λ==≈ 4太阳可看作绝对黑体，地球上测出其峰值波长为m λ=5100A,则其表面温度和辐出度为多少？解：黑体，维恩位移定律，m T b λ=289856820.51mbT k λ==≈ 由4M T σ= 故 4M T σ=8475.6691056825.910-=⨯⨯≈⨯5.波长为0.7um 的1w 辐射能量为多少光子/s ？ 解：对于波长为0.7um ，一个光子的能量为192.8410hchv ελ-==≈⨯再 11/w J s =可得：1J 能量包含的光子数为 18191 3.52102.8410N -==⨯⨯ 6.有一直径d=50mm 的标准白板，在与板面法线成45度角处测得I=0.5cd ，试求该板的M,L 和Φ。
解：由亮度计算公式：I L dA=可得：cos I I L dA dA α==g 222()cos 20.5(0.025)cos 45360.25/I d cd m παπ==≈g g g g白板看作朗伯辐射体 M L π=2360/lm m π=光通量 M A Φ=⨯ 2.22lm ≈7.在离I=55cd 的某光源2.2m 处有一屏幕，假定屏幕的法线通过该光源，试求屏幕上的E 。
科学出版社 江文杰编著《光电技术》习题答案
4-7 说明 PIN 管、雪崩光电二极管的工作原理和各自特点。PIN 管的频率特性为什么比普通 光电二极管好? 答：（一）PIN 光电二极管
工作原理：PIN 光电二极管是一种快速光电二极管，PIN 光电二极管在掺杂浓度很高的 P 型半导体和 N 型半导体之间夹着一层较厚的高阻本征半导体 I，其基本原理与光电二极管 相同。但由于其结构特点，PIN 光电二极管具有其独特的特性。如下图所示。
=
SΦ m
R1 RL
=
SΦ m
Rb Rb + RL
=
0.6 × 5 × 125 125 + 125
= 1.5μA
交流输出电压 UL 的有效值
UL = ILmRL / 2 = 1.5μA ×125kΩ/ 2 = 132.6mV
(3)上限截止频率
f HC
=
1 2πR1C1
=
1 2 × 3.14 × 125 ×103 × 6 ×10−12
科学出版社《光电技术》第 1 版习题与思考题及参考解答
第 4 章 光伏探测器
4-1 （1）证明：光电二极管输出的光电流 Ip = eηΦ0 / (hν ) ，式中：Ф0 为入射辐射功率，e
为电子电量，η为量子效率，hv 为入射光子能量；（2）通常光电二极管的内增益 M=1，不会 出现 M>1。试从光伏效应的机理上加以解释。
压，负载电阻 50Ω 自身的噪声电压）：
U
2 in
=
2eiΔf
⋅
R2
+
4kT Δf
⋅
R
=
光电检测技术课程作业及答案(打印版)
光电检测技术课程作业及答案(打印版)思考题及其答案习题01一、填空题1、通常把对应于真空中波长在（0.38mμ）范围内的电磁辐μ）到（0.78m射称为光辐射。
2、在光学中，用来定量地描述辐射能强度的量有两类，一类是（辐射度学量），另一类是(光度学量)。
3、光具有波粒二象性，既是（电磁波），又是（光子流）。
光的传播过程中主要表现为（波动性），但当光与物质之间发生能量交换时就突出地显示出光的（粒子性）。
二、概念题1、视见函数：国际照明委员会（CIE）根据对许多人的大量观察结果，用平均值的方法，确定了人眼对各种波长的光的平均相对灵敏度，称为“标准光度观察者”的光谱光视效率V(λ),或称视见函数。
2、辐射通量：辐射通量又称辐射功率，是辐射能的时间变化率，单位为瓦(1W=1J/s)，是单位时间内发射、传播或接收的辐射能。
3、辐射亮度：由辐射表面定向发射的的辐射强度，除于该面元在垂直于该方向的平面上的正投影面积。
单位为(瓦每球面度平方米) 。
4、辐射强度：辐射强度定义为从一个点光源发出的，在单位时间内、给定方向上单位立体角内所辐射出的能量，单位为W／sr(瓦每球面度)。
三、简答题辐射照度和辐射出射度的区别是什么？答：辐射照度和辐射出射度的单位相同，其区别仅在于前者是描述辐射接收面所接收的辐射特性，而后者则为描述扩展辐射源向外发射的辐射特性。
四、计算及证明题证明点光源照度的距离平方反比定律，两个相距10倍的相同探测器上的照度相差多少倍？答：2224444R I R I dA d E R dA d E R II===∴=ππφπφφπφ＝的球面上的辐射照度为半径为又＝的总辐射通量为在理想情况下，点光源设点光源的辐射强度为 ()122222222211221211001001010E E L IE L I L I L I E R I E L L L L =∴====∴== 又的距离为第二个探测器到点光源，源的距离为设第一个探测器到点光 习题02一、填空题1、物体按导电能力分（绝缘体）（半导体）（导体）。
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题光电效应测定普朗克常量实验报告思考题引言：光电效应是指当光照射到金属表面时，金属会发射出电子的现象。
这一现象的发现对于量子力学的发展起到了重要的推动作用。
本实验旨在通过测定光电效应的实验数据，来计算出普朗克常量h的数值。
实验方法：实验中我们使用了一块金属板作为光电效应的观测对象。
首先，我们将金属板放置在真空室内，并通过光源照射金属板。
然后，我们使用一个电流计来测量金属板上产生的电流。
我们可以通过改变光源的强度、波长和金属板的电压来观察光电效应的变化。
实验结果：在实验过程中，我们发现光电效应的电流与光源强度和波长有关。
当光源的强度增加时，金属板上的电流也随之增加。
而当光源的波长改变时，金属板上的电流也会发生变化。
这些结果与光电效应的基本原理相符合。
实验讨论：在实验中，我们可以通过测量不同光源强度下的电流来确定光电效应的阈值。
阈值是指光源的最低强度，当光源强度低于该值时，金属板上不会产生电流。
通过测量不同波长下的阈值，我们可以得到普朗克常量h的数值。
然而，在实际操作中，我们发现测量光电效应的阈值并不容易。
首先，光源的强度很难精确控制，因为光源的强度可能会随着时间的变化而发生变化。
其次，金属板的电压也会对光电效应的测量结果产生影响。
当金属板的电压较高时，光电效应的电流会受到电场的影响而减小。
因此，在实际操作中，我们需要仔细控制金属板的电压，以确保测量结果的准确性。
此外，实验中我们还发现光电效应的电流与光源的波长有关。
根据经典物理学的理论，我们可以预测光电效应的电流与光源的波长成反比关系。
然而，在实验中我们观察到了一些异常的现象。
当光源的波长较短时，金属板上的电流并不随着波长的减小而增加。
这可能是由于实验中存在其他因素的影响，例如金属表面的污染或光源的不稳定性。
为了更准确地研究光电效应的规律，我们需要进一步研究这些因素对实验结果的影响。
结论：通过本实验，我们成功观测到了光电效应的现象，并利用实验数据计算出了普朗克常量h的数值。
液晶光电效应(含思考题答案)
课程：专业班号：姓名：学号：同组者：液晶电光效应实验一、实验目的1、了解液晶的特性和基本工作原理；2、掌握一些特性的常用测试方法；3、了解液晶的应用和局限。
二、实验原理：液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。
一般的液体内部分子排列是无序的，而液晶既具有液体的流动性，其分子又按一定规律有序排列，使它呈现晶体的各向异性。
当光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。
液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状。
棍的长度在十几埃，直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米。
列方式和天然胆甾(音同淄)相液晶的主要区别是：扭曲向列的扭曲角是人为可控的，且“螺距”与两个基片的间距和扭曲角有关。
而天然胆甾相液晶的螺距一般不足1um，不能人为控制。
扭曲向列排列的液晶对入射光会有一个重要的作用，他会使入射的线偏振光的偏振方向顺着分子的扭曲方向旋转，类似于物质的旋光效应。
在一般条件下旋转的角度(扭曲角)等于两基片之间的取向夹角。
由于液晶分子的结构特性,其极化率和电导率等都具有各向异性的特点，当大量液晶分子有规律的排列时,其总体的电学和光学特性,如介电常数、折射率也将呈现出各向异性的特点。
如果我们对液晶物质施加电场，就可能改变分子排列的规律。
从而使液晶材料的光学特性发生改变，1963年有人发现了这种现象。
这就是液晶的的电光效应。
为了对液晶施加电场，我们在两个玻璃基片的内侧镀了一层透明电极。
我们将这个由基片电极、取向膜、液晶和密封结构组成的结构叫做液晶盒。
当我们在液晶盒的两个电极之间加上一个适当的电压时我们来看一下液晶分子会发生什么变化。
根据液晶分子的结构特点。
我们假定液晶分子没有固定的电极。
但可被外电场极化形成一种感生电极矩。
这个感生电极矩也会有一个自己的方向，当这个方向以外电场的方向不同时，外电场就会使液晶分子发生转动，直到各种互相作用力达到平衡。
液晶分子在外电场作用下的变化，也将引起液晶合中液晶分子的总体排列规律发生变化。
光谱分析复习和思考题
光谱分析复习和思考题一、光谱法基础知识1、光谱法定义或者原理答：光谱法是基于物质与辐射能作用时，测量由物质内部发生量子化的能级之间的跃迁而产生的发射、吸收或散射电磁辐射的波长和强度进行分析的方法。
2、光谱法的分类二、原子发射光谱1、原子发射光谱是怎样产生的？为什么各种元素的原子都有其特征的谱线？答：（1）当气态原子或离子的核外层电子获取足够的能量后，就会从基态跃迁到各种激发态，处于各种激发态不稳定的电子(寿命<10-8s)迅速回到低能态时，就要释放出能量，若以光辐射的形式释放能量，即得到原子发射光谱。
（2）因为各种元素原子的核外电子能级不同，所跃迁产生光谱线的波长也不同，所以各种元素的原子都有其特征的谱线。
2、影响原子发射光谱的谱线强度的因素是什么？产生谱线自吸及自蚀的原因是什么？答：（1）谱线强度的基本公式：，N0—单位体积的基态原子数；gi，g0 —激发态和基态的统计权重；Ei —激发电位；K —Boltzmann常数；T —温度/K；Ai —为跃迁几率；υi —为发射谱线的频率。
主要影响因素为统计权重、跃迁几率；激发电位、激发温度；电离度、蒸发速率常数、逸出速率常数。
（2）谱线自吸：某元素发射出的特征光由光源中心向外辐射过程中，会被处于光源边缘部分的低能级的同种原子所吸收，使谱线中心发射强度减弱，这种现象叫自吸。
（3）自蚀：在自吸严重情况下，会使谱线中心强度减弱很多，使表现为一条的谱线变成双线形状，这种严重的自吸称自蚀。
3、解释下列名词：（1）激发电位和电离电位。
激发电位：低能态电子被激发到高能态时所需要的能量。
电离电位：每个气体化合物被离子化的能量称为电离电位。
（2）共振线、原子线、离子线、灵敏线、最后线。
共振线：由激发态直接跃迁至基态时辐射的谱线称为共振线。
原子线：原子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。
M * ® M 离子线：离子核外激发态电子跃迁回基态所发射出的谱线。
光学思考题集
oS1、两个小孔放在纳光灯附近，如图所示，在屏上能否看到干涉条纹？为什么？如果激光器取代纳光灯，屏上是否有干涉条纹？为什么？2、在杨氏双缝干涉实验中，如果做以下改变，屏幕上条纹将如何变化，说明理由。
（1）使两缝间距变小；（2）其他条件不变，仅使屏幕到缝之间的距离变小；（3）将整个实验装置放在水中；（4）S不在S1和S2的中线上，比如S向上移动；（5）如图所示，把双缝中的一条遮住，并在两缝的中线上放一块背面涂黑的玻璃片。
3、介质薄膜干涉为什么一般要求很薄？4、从一点光源发出的两束光，在不同的介质中走过相同的几何路程，他们的光程是否相同？为什么在讨论光的干涉时要引入光程的概念？它的物理意义是什么？5、有人说，只有相干光才能产生叠加，非相干光不会叠加，你认为对么？为什么？6、要产生干涉，并且观察到清晰的图样，你认为除了三个相干条件外，还应该有哪些补充条件？7、如图所示，若（1）劈尖的上玻璃板向上平移（图a）；（2）上玻璃片向右平移（图b）；（3）劈尖的劈角增加（图C），条纹将如何变化？8、如图牛顿环装置，平板玻璃由两部分组成，（冕玻璃的折射率为50.11=n ，重火石玻璃的折射率为75.12=n ），透镜由冕玻璃制成，透镜和玻璃之间充入二硫化碳（2CS 62.13=n ），此装置产生的干涉花样如何？9、如图，两束相干平行光夹角为α，在垂直于角平分线的方向上放一屏幕，试证明当α很小时，屏幕上干涉条纹的间距为。
10、两列相干光波的振幅比为时，则在该三种情况下条纹的反衬度为多少？11、波长为λ的单色光波垂直照射在折射率为n 的劈尖上，该劈尖置于空气中，其下表面呈水平状态，劈尖厚度为bx h h +=0（设水平坐标轴为轴），b h ,0为常数，条纹间距是多少？12、在夫琅和费单缝衍射装置中，若发生以下变动，衍射图样将发生以下那种变化？（1）增大缝后透镜的焦距；（2）在上下、左右方向上移动透镜的位置； （3）将衍射屏向透镜移动；（4）将衍射屏平行于透镜方向移动； （5）将衍射屏垂直于缝的方向移动。
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题
光电效应测定普朗克常量实验报告思考题实验报告光电效应测定普朗克常量实验目的：通过测定光电效应中电子的最大动能，确定波长和光强不同的光对材料的逸出功。
再将电子最大动能与光的频率作图，得出普朗克常量。
实验器材：汞灯、单色光滤片、电子倍增器、电位差相差放大器、测量电池、导线、电源，等。
实验原理：光电效应是女王物理学的重要实验之一。
电子最早是在金属中发现的。
当光射到金属上时，电子从金属表面逸出。
研究表明，如果把波长不同、但光强相等（I=常数），且在材料的不同表面逆向衰减的光照射在金属表面上，则引起的电子的动能也是不同的。
当光波长变短时，它的光子含能量增加，电子动能也会增加。
但是，当光波长小到一定极限时，即使光强再大，电子也不会从金属表面逸出。
这个极限波长与材料的逸出功有关。
公式：hν=KEmax+W其中，h是普朗克常量，ν是光的频率，KEmax是电子的最大动能，W是光电子材料的逸出功。
在实验中，由于工艺条件、材料的不同，逸出功一般都不同，但如果用固定波长的光照射金属，光照射金属表面的光强增加时，逸出光电子的动能也会随之增加，不过当动能KEmax达到一定值时，逸出光电子动能就不增加了，这一最大值与光子的频率有关。
实验步骤：1. 先将实验器材安装好,并连接好电路。
2. 利用单色光滤片选出一定波长的单色光，将汞灯的光照射至检波器上，调整电压至最小值，从数据检测设备上读出最小值。
3. 用单色光滤片阻挡掉特定波长的光，读出数据检测设备上电流值的增加量，记录下数据。
4. 得到不同波长的单色光下的最小电压和给定的电流值。
结论：根据实验结果，我们可以得到电压和波长（λ）的散点图，由这个图像再采用拟合直线的方法得到斜率，即为普朗克常量。
根据实验得到的散点图，我们可以总结出精确的电压值，λ的波长值，最后提取斜率即可。
最终，我们可以得到实验值与理论值及其误差。
光电检测复习重点
光电检测复习重点思考题与习题1. 简述常⽤光电信息转换器件的名称，原理，主要特性和实⽤输出电路。
2. 发光⼆极管⼯作时加正向还是反向电压？它输出的光强由什么控制？发光⼆极管和光敏⼆极管电路中的电阻R各起什么作⽤？3．请在光电继电器的亮通控制电路中加⼊施密特触发器电路，并分析其结果，画出当照射光为矩形脉冲时电路各点的电压波形图。
4．请⽤电⼦开关设计⼀个光控电路，要求低压区和⾼压区完全隔离，⽽且能控制⼤功率器件⼯作。
5．在光电测长仪中（图4.1.2－10），如平台⾮单向移动时计数器就要误计脉冲⽽造成测量误差，请设计⼀个⽅案来校正此误差。
6.如何⽤两台摄像机进⾏测距？设定对应点在两画⾯中的位置和两摄像机的⼏何位置，画出⼏何图形并推导出计算公式。
7．试设计⼀个机器⼈视觉系统中⽤光投影法测距的⽅案，叙述原理，画出对应的波形图和电⼦线路图。
8．试设计⼀个⽤于⽔下作业的光纤开关系统，⽤双向可控硅控制⽤电器。
请画出全部电⼦线路图。
9．试⽤光电元器件实现以下功能（画出电路图）（1）光致发光。
（2）光⽌发光。
（3）光照开启门电路。
（4）光照关闭门电路。
（5）传送带上⼩物体计数电路（画出结构图和电路图,标明杂光⽅向）。
（6）传送带上⼤物体计数电路（画出结构图和电路图,标明杂光⽅向）。
10. 试设计⼀个在线⾃动测长装置，即对传送带上运动物体进⾏⾃动测长。
要求：（1）叙述测长原理。
（2）画出结构原理框图。
（3）画出电⼦线路图。
（4）叙述提⾼测量精度的措施。
11. 画出⽤线阵CCD测量运动热钢板长度的结构⽰意图，叙述CCD测长的原理，画出CCD 测长的原理框图。
画出测量时CCD输出信号的波形，并设计出供计数器计数的放⼤⽐较整形电路。
12. 光控电焊眼罩⼯作原理如图4.2.1－11所⽰，当液晶屏P不通电时，液晶是透明.的，眼睛可以通过液晶屏看到焊点的情况。
当液晶屏P通电时,液晶发⽣偏转，透光度⼤⼤减⼩。
电焊光不会对眼睛产⽣危害。
大学物理2,19.第十九章思考题
1、用频率为ν1的单色光照射某一种金属时，测得光电子的最大动能为E K1；用频率为ν2的单色光照射另一种金属时，测得光电子的最大动能为E K2。
如果E K1 >E K2，那么ν1与ν2的关系如何？ 【答案：ν1可能大于ν2，也可能小于ν2】解：依题意，得两种情况下的爱因斯坦光电效应方程分别为11K 1W E h +=ν 22K 2W E h +=ν由于E K1 >E K2，因此2211W h W h ->-νν由此解得hW W 2121->-νν 可见，如果W 1>W 2，则ν1>ν2，但是如果W 1<W 2，则ν1<ν2是完全可能的。
因此ν1可能大于ν2，也可能小于ν2。
2、已知某单色光照射在钠表面上，测得光电子的最大动能是1.2eV ，而钠的红限波长是540nm ，则入射光的波长是多少？ 【答案：355nm 】解：由爱因斯坦光电效应方程得K λλhcE hc+=由此解得入射光的波长为1K 1(-+=λλhc E nm 355= 3、在均匀磁场B 内放置一张很薄的金属片，其红限波长为λ0。
用某种单色光照射，发现有电子放出，有一些光电子在垂直于磁场的平面内作半径为R 的圆周运动。
已知电子的质量为m ，其电荷的绝对值为e 。
则照射光光子的能量是多少？【答案：022)(λhcm eRB +】解：由电子在均匀磁场中作圆周运动的半径公式eBm R υ=得电子的动量为eRB m =υ因此光电子的动能为m m E 2)(2K υ=meRB 2)(2=由爱因斯坦光电效应方程得照射光光子的能量为0K 0λhcE E +=022)(λhcm eRB += 4、用频率为ν 的单色光照射某种金属时，逸出光电子的最大动能为E K ；如果改用频率为2ν 的单色光照射这种金属时，逸出光电子的最大动能变为多少？ 【答案：νh E +K 】解：对两种情况应于爱因斯坦光电效应方程，分别为W E h +=K ν W E h +'=K2ν 以上两式相减即得用频率为2ν的单色光照射这种金属时，逸出光电子的最大动能为νh E E +='K K5、用频率为ν1和ν2的两种单色光，先后照射同一种金属时均能产生光电效应。
光电效应测普朗克常数思考题汇总
一、光电效应的定义电子在光的作用下从某些物质表面发射出来的现象称为光电效应。
逸出来的电子称为光电子。
光电效应分为内光电效应和外光电效应。
内光电效应是指被光激发所产生的载流子（自由电子或空穴）仍在物质内部运动，使物质的电导率发生变化或产生光生电动势的现象。
内光电效应又可分为光电导效应和光生伏特效应。
外光电效应是指被光激发产生的电子逸出物质表面，形成真空中的电子的现象。
单光子的光电效应是指某一时刻物质表面的每个电子只吸收一个光子，这也是通常所说的光电效应。
如果单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量，即一个电子可以同时吸收两个及两个以上的光子，就称为多光子的光电效应。
在此情况下，光电效应的规律有相应的变化：1. 光电流与入射光强的n 次幕成正比，而不限于线性关系；2. 入射光强决定能否产生n 光子光电效应，由推广的爱因斯坦光电效应方程A nh E -=νmax 可知，它对光电子的最大动能是有影响的；3. 红限（极限频率）已经失去原有的意义，在原来单光子的光电效应下，钠、金、银、钨、镍等需用绿蓝光（甚至紫外光）才能产生光电效应，现在红色（甚至红外）的激光都能使这些金属产生光电效应。
电光效应是指将物质置于电场中时，物质的光学性质发生变化的现象。
比如某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化。
电光效应包括泡克耳斯效应和克尔效应。
二、光电效应可以测普朗克常数的原理爱因斯坦光电效应方程为A mv h +=2021ν (1) 式中，A 为金属的逸出功，2021mv 为光电子获得的初始动能。
根据该式，入射到金属表面的光频率越高，逸出的光电子动能越大，所以即使光电管阳极电势低于阴极电势时也会有光电子到达阳极形成光电流，直至两极电势差低于截止电压，光电流才为零。
此时有关系20021mv eU =(2) 将(2)式代入(1)式可得 A h eU -=ν0即eA e h U -=ν0 上式表明截止电压0U 是入射光频率ν的线性函数，直线斜率/k h e =。
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光电子学复习思考题（物理学2016硕）
第一早：
1 .什么是光电子学？
2. 光电效应
3. 谈谈你所了解的光电子学与光电子技术涉及的范围
4. 为什么说光波是电磁波？
5. 你对世界上最伟大的十个公式中麦克斯韦方程组排在第一的理解
6. 谈谈你对麦克斯韦方程组的物理意义认识
第二章：
1. 谈谈你对激光器的发明带来了世界巨大进步的认识
2. 受激辐射
3. 激光理论的基础
4. 请解释粒子数反转和负温度的概念以及在激光起重器的作用
5. 受激辐射与自发辐射的区别
6. 激光单色性好原因？
7. 什么是粒子数反转？
8. 介质实现能级间粒子数反转条件
9. 为什么四能级比三能级更易实现粒子数反转？
10. 产生激光的必要、充分条件分别是什么？
11. 已知氢原子第一激发态能量为&=-3.40eV,基态能量Ei= -13.60eV, 请说明为
什么可见室温下处于热平衡状态氢原子几乎处于基态？
12. 半导体器件的发光机理？
13. 谈谈新型激光器——量子级联激光器（QCLs）的工作原理
14. 实现光放大的必要条件是什么，负温度状态的概念是什么？
15 .请简述激光产生的物理过程
16 .简述经典理论和量子理论对光的相干性是如何描述的，两者的结论是否一
致？
17.激光的四个特性中，空间相干性与相什么联系，时间相干性与什
么特性相联系?
第三章：
1. 平板波导内光的传播特性为什么要用波动理论讨论？
2. 平板波导有哪几种的模式？请简述几种模式的特点。
3. 平板波导内传播特性谈谈你理解的集成光学的概念
4. 矩形波导，为什么要研究矩形波导？
5. 渐变型光纤
6. 材料n随自由载流子浓度T而I原因？
7. 为什么弱导光纤是实用光纤？
8. 子午线
9. 导模
10. 时延差
11. 脉冲展宽
12. 辐射模
13. 简述导波模成立条件
14. 为什么多模光纤，射线方法与实际近似？
15. 为什么光纤的曲率半径R小到一定程度（弯曲严重），原直部产生全反射
子午光线，到弯部从弯曲部分逸出，甚至发生子午光线只在外表面反射现象？
16. 讨论导波成立的条件与导波截止条件，给出相应的依据
17. 光纤的色散包括哪儿部分？单模光纤和多模光纤分别以哪儿种色散为主？
18. 费玛原理
19. 导膜截止
20. 用射线分析方法讨论阶跃光纤中导波成立条件V2<^< V,所代表的意义。
21. 阶跃型光纤主要弱点是什么？产生的原因是什么？用什么办法克服？
22. 为什么要采用复杂的电磁波模式理论研究光纤？
23. 形成波导，在半导体材料中要形成怎样的折射率分布？改变半导体折射率
分布有哪几种方法？
24. 光纤的色散主要由什么原因引起？共有哪几种色散？不同的光纤各以哪种
色散为主？不同的色散主要由什么决定？
25. 一光信号入射到光纤的功率为200//W,在经过的传播后，输出光功率为
100//W.在继续传播一段距离后，输出光功率只有25//IV,求这段距离的长度。
26. 一光信号在光纤中行进了500m以后，它的功率损失了85 %,问以
“dB/km”为单位, 这根光纤的损耗有多大？
27. 设光纤纤芯的半径为25叩,折射率为0=1.46,化=1.45,光纤的工作波长为
0.85日刀，求归一化频率及传播的模式数。
如果工作波长为传播的模式有
多少？
28. 一光电阴极在波长为520nm的光照射下，光电子的最大动能为0.67eV, 求
出光电阴极的逸出功。
29. 光纤的色散
30. 渐变型光纤
31. 远离截止状态
32. 为什么要研究折射率渐变型分布的光纤？
33. 光纤端面倾斜、斜光线的传播、渐变型光纤的射线分析等讨论涉及的中心
问题是什么？该量的物理意义？有几种表示方式？
34. 光纤的色散包括哪几部分？单模和多模光纤分别以哪几种色散为主？
35. 什么是传波导？什么是波导的传播模式？模式的阶数与什么有关？
第四章：
1. 为什么要研究非线性光学？
2. 非线性光学波动方程与线性光学波动方程的差异？
3. 将每一极化单元等效为一个振子，非线性振子与线性振子的区别？
4. 在处理非线性介质中的电磁波传播方程中引用了一个什么量表示非线性现
象？
5. 目前倍频转换效率的提高是由于什么技术的应用？
6. 怎样实现位相匹配？
7. 相干长度描述器件的什么性能？
8. 两种V光射到非线性晶体，可产生什么效应？。