2013应用光电考试new

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1、2013年应用光电考试陈远春通信一班201100120084一、从光学的发展过程出发谈谈你对光的认识。（15分）光学是一门研究光(电磁波)的行为和性质，以及光和物质相互作用的物理学科。光学是物理学中最古老的一门基础学科，传统内容十分丰富，如光的产生、传播、本性等等;光学又是当今科学领域中最活跃的前沿阵地之一，激光的问世使得光学焕发青春，如光子学、信息光学、光通信等等。光学的发展是一个漫长曲折的历史过程，主要经历了萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期、现代光学时期等五大历史时期。【萌芽时期】中国古

2、代对光的认识是和生产、生活实践紧密相连的。它起源于火的获得和光源的利用，以光学器具的发明、制造及应用为前提条件。根据籍记载，中国古代对光的认识大多集中在光的直线传播、光的反射、大气光学、成像理论等多个方面。【几何光学时期】这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期建立了以牛顿为代表的微粒说占统治地位的同时，由于相继发现了干涉、衍射和偏振等光的被动现象，以惠更斯为代表的波动说也初步提出来了，因而这个时期也可以说是几何光学向波动光学过渡的时期。同时为了提高人眼的观察能力，人们发明了光学仪器，第一架望远镜的诞

3、生促进了天文学和航海事业的发展，显微镜的发明给生物学的研究提供了强有力的工具。【波动光学时期】波动光学初步形成，其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。【量子光学时期】19世纪末到20世纪初，光学的研究深入到光的发生、光和物质相互作用的围观机制中。光的电磁理论主要困难是不能解释光和物质相互作用的某些现象，例如，炽热黑体辐射中能量按波长分布的

4、问题，特别是1887年赫兹发现的光电效应。【现代光学时期】随着新技术的出现，新的理论也不断发展，已逐步形成了许多新的分支学科或边渊学科，光学的应用十分广泛。。特别是激光的发明，可以说是光学发展史上的一个革命性的里程碑现代光学和其他学科和技术的结合，在人们的生产和生活中发挥这日益重大的作用和影响.从光的发展史中，我对光学的认识：光学发展的道路是曲折的，人类对光的认识也是经历了无数次的探索。而不同人眼中看待光的方式也各有不同，在我眼里，光是地球生命的来源之一，光是人类生活依据，光是人类认识世界的外部工具，光是信息

5、的理想载体或传播媒介，光充斥着显示世界的一切，无处不达，即便是黑夜。从前人的探索中，我们知道光具有波动性，也有粒子性，是一种波粒二象性的微观粒子，光的波动性是大量光子的行为表现，而个别光子则表现出粒子性。人类对光学的探索经历了一个循环，复杂而曲折的过程，是人类顽强性与创造性的里程碑。科学是无止境的，对光的认识还有待一步的完善和成熟，还有一段很远的路要走......二、激光的特性有哪些？（10分）激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光不具有的特点即三好（单色性好、相干性好、方向性好）一高（亮度高）

6、1单色性好：激光发射的各个光子频率相同，因此激光是最好的单色光源。2相干性好：激光辐射的光子在相位上是一致的，再加上谐振器的选模作用，使激光源横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好。3方向性好：激光束的发散角很小，可达mrad量级，接近于衍射极限。它几乎是一平行的光线，激光照射到月球上形成的光斑直径记载一公里左右。4亮度高：激光的发光面小，发散角小，线宽窄，所以有很高的光谱辐亮度，激光的亮度可比普通光源高出1012—1019倍。三、激光器由哪几个部分构成？各有什么作用？实现其稳定运转的条件是

7、什么？（15分）激光器一般由工作物质、激励能源（光泵）和光学共振腔三个部分组成：（1）工作物质这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。目前，激光工作物质已有数千种，激光波长已由X光远至红外光。（2）激励能源（光泵）它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。通过强光照射工作物质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。（3）光学共振腔这是激光器的重要部件，其作用一是使工作物质的受激辐射连续进行；二是不断给光子加速；三是限制激光输出的方向。实现其稳定工作的条件是该激光

8、器达到增益饱和效应。激光器稳定的含义包括：确定频率、振幅在空间的相对分布确定，不随时间改变及相位在空间的相对分布确定，不随时间改变，实现其稳定状态建立过程：激光器中稳定状态的建立过程中，介质增益饱和起着关键作用，而均匀增宽和非均匀增宽谱线的饱和行为有显著的区别。当我们同时考虑腔内存在增益介质和产生激光振荡条件后，不难理解，只有频率处于增益曲线范围内的有限个纵模，才有可能在有源腔内存在。如果进一步考虑