2020 光电子学(北京交通大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-09-01到2021-02-12

01 第一章 光与物质相互作用 01单元测试

1、 问题:光电子学是研究______与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的科学。
选项：
A: 光频电场
B: 红外光
C: 光频电磁波场
D: 紫外光
答案: 【 光频电磁波场】

2、 问题:受激辐射是处于高能级上的粒子，受到外界光子的能量扰动后发出跃迁，跃迁时同时发射一个与               完全相同的光子，这一过程称受激发射。
选项：
A:透射光
B:入射光
C:发射光
D:吸收光
答案: 【入射光】

3、 问题:光的空间相干性用                          来衡量，光的时间相干性用相干时间来衡量。
选项：
A:光频率
B:光强度
C:光位相
D:相干长度
答案: 【相干长度】

4、 问题:普朗克假设辐射黑体是由带电的谐振子组成，这些谐振子辐射电磁波，并和周围的电磁场交换能量。谐振子与辐射场交换的能量只能是某个最小数值基本单元e（能量子）的                    ，  按不连续的方式进行的。
选项：
A:0.5倍
B:0.8倍
C:1.5倍
D:整数倍
答案: 【整数倍】

5、 问题:斯忒落一玻耳兹曼定律告诉我们黑体辐射出射度 Meb（T）与热力学温度T的                          成正比。
选项：
A:四次方
B:平方
C: 一次方
D:二次方
答案: 【四次方】

6、 问题:处于高能级的粒子，有一定的几率自发地发射光子，跃迁到低能级上去，这一过程称受激发射。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】
分析：【处于高能级上的粒子，受到能量等于跃迁时所满足的两能级间能量差的入射光电子的作用后所发出的跃迁，受激跃迁时同时发射一个与入射光子特性（频率、偏振等）完全相同的光子，这一过程称受激发射。】

7、 问题:空间相干性是指同一空间点上，两个不同时刻光波场之间的相干性。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】
分析：【在同一时刻、垂直于光传播方向上的两个不同空间点上的光波场之间的相干性。如果两个信号相关，即可由一个空间点的光电场确定另一空间点的光电场。】

8、 问题:维恩位移定律： 在任何温度下，黑体单色辐射出射度的峰值波长 λm与热力学温度T的二次方成反比。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】
分析：【在任何温度下，黑体单色辐射出射度的峰值波长 λm与热力学温度T成反比。】

9、 问题:空间相干性主要成因：主要是由于普通光源光谱线的有限宽度对光的相干性的限制。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】
分析：【主要是由于普通光源的尺度大小对光的相干性的限制。】

10、 问题:光电子学所研究的电磁波波长范围是所有电磁波；
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】
分析：【主要指红外光、可见光、紫外光、X射线、γ射线】

【作业】01 第一章 光与物质相互作用 01单元作业

1、 问题:1.  根据光的波粒二向性，光的本性可以理解为？2.  光电子学所研究的电磁波频率和波长范围是？3.  时间相干性主要是由于什么因素形成的？4.  信息存储、传输的媒介要由电子向光子过渡的主要原因？5.  按照经典观点，光和物质相互作用的过程可以理解为？
评分规则: 【 1．波动性和粒子性的矛盾统一体；电磁波。2. 31011-31020赫；10-10-10厘米。3. 光源光谱线的有限宽度4. 需要大幅度提高信息的处理速度；提高光存储的记录密度。5. 组成物质的原子或分子体系在入射光波电场作用下感生电偶极矩，进而产生电磁波辐射的过程。
】

02 第二章 激光的振荡 02单元测试

1、 问题:激光的四个基本特性：单色性好、        、方向性好、亮度高。
选项：
A:强度高
B:相干性好
C:频率高
D:波长短
答案: 【相干性好】

2、 问题:增益饱和的物理含义：当某一频率为VA的光束通过介质时，随着         的增大, 反转粒子数随之减少，又使增益系数G（v,v0）变小，这一现象称为增益饱和效应。
选项：
A:光频率
B:光亮度
C:光通量
D:光波长
答案: 【光通量】

3、 问题:工作介质实现能态集居数反转的内部条件是工作物质有            ，外部条件是泵浦速率大于激光上能级向下自发跃迁的速率）。
选项：
A:很强的吸收能力
B:丰富的泵浦吸收带
C:很强的发射本领
D:丰富的光转化能力
答案: 【丰富的泵浦吸收带】

4、 问题:对均匀加宽的介质，其增益饱和效应是整个增益曲线的均匀下降。既，一个特定频率的光信号使整个线型内所有          的增益下降。
选项：
A:光功率
B:光强度
C:光频率
D:光亮度
答案: 【光频率】

5、 问题:三能级系统实现能态集居数分布反转要比四能级系统困难，主要是指三能级系统需要在亚稳态和基态之间实现粒子数反转，也就是说至少要把           以上粒子从基态搬到亚稳态，因而激光阈值较高。
选项：
A:1/4
B:1/3
C:1/5
D:1/2
答案: 【1/2】

6、 问题:增益饱和的物理含义：当某一频率为VA的光束通过介质时，随着光通量I（VA）的放大, 反转粒子数随之增大，又使增益系数G（v,v0）变小，这一现象称为增益饱和效应。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】
分析：【反转粒子数随之减小】

7、 问题:工作介质实现能态集居数反转的内部条件是工作物质有丰富的泵浦吸收带，外部条件是泵浦速率大于激光上能级向下自发跃迁的速率。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

8、 问题:对非均匀加宽的介质，其增益饱和效应的特征是整个增益曲线的均匀下降。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【错误】
分析：【对非均匀加宽的介质，当频率为νA，光通量为I(νA)的准单色光入射到非均匀加宽的增益介质时，使中心频率为νA的那一群反转粒子发生饱和，对中心频率远离νA的反转粒子不发生作用。饱和后的那群反转粒子对总的非均匀加宽增益曲线νA处的增益贡献减小，所以在νA处出现一个增益凹陷。】

9、 问题:要实现激光输出，三能级系统实现能态集居数分布反转要比四能级系统困难。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

10、 问题:要实现激光输出，三能级系统所需的阈值能量比四能级的大得多，三能级系统需要在亚稳态和基态之间实现粒子数反转，要把一半以上粒子从基态搬到亚稳态，因而激光阈值较高，而四能级系统的激光下能级在基态之上。
选项：
A:正确
B:错误
答案: 【正确】

【作业】02 第二章 激光的振荡 02单元作业

1、 问题:02 单元作业1. 增益饱和的物理含义？2. 非均匀加宽和均匀加宽的区别是什么?3. 为什么三能级系统实现能态集居数分布反转要比四能级系统困难?4. 非均匀加宽增益和均匀加宽增益饱和的基本特征是什么?5. 激光的基本特性有那些？
评分规则: 【 1.当某一频率为 VA 的光束通过介质时，随着光通量 I（VA）的放大, 反转粒子数随之减少，又使增益系数 G（v,v0）变小，这一现象称为增益饱和效应。2.均匀加宽对每个原子来说都是一样的；非均匀加宽的谱线是具有各种中心频率的自然谱线叠加的宽度。3.三能级系统需要在亚稳态和基态之间实现粒子数反转，也就是说要把一半以上粒子从基态搬到亚稳态，因而激光阈值较高。三能级系统所需的阈值能量比四能级的大得多，是因为四能级系统的激光下能级在基态之上，只须把少数粒子激发到 E3 能级上去， 就可以使增益克服腔的损耗而产生激光。4. 对均匀加宽的介质，其增益饱和效应都是整个增益曲线的均匀下降；对非均匀加宽的介质， 当频率为 ѵA， 光通量为 IA 的准单色光入射时， 增益曲线 ѵA 处贡献减少，该处出现烧孔现象。5. 单色性好、 相干性好 、方向性好、亮度高。
】

03 光辐射的控制 03单元测试

1、 问题:电光效应是指外加电场引起介质的                    发生变化的效应。 
选项：
A:电学性质
B:力学性质
C:光学性质
D:磁学性质
答案: 【光学性质】

2、 问题:调Q技术: 当激光上能级积累的反转粒子数不多时，人为地控制激光器                   ，使其很高，抑制激光振荡的产生。
选项：
A:频率