光電子技術(shù)及應(yīng)用（第2版）課后練習(xí)題 自測(cè)題及答案

《光電子技術(shù)及應(yīng)用》課后練習(xí)題、自測(cè)題及答案

第一章練習(xí)題

一、單選題

1.電磁波具有的性質(zhì)有（）

A.電場(chǎng)、磁場(chǎng)和波的傳播方向滿足右手定則B.具有偏振

C.電場(chǎng)和磁場(chǎng)相位同步D.電場(chǎng)與磁場(chǎng)存在相互依存關(guān)系

2.光輻射按照波長(zhǎng)分為（）

A.紫外輻射B.可見(jiàn)光輻射C.紅外輻射D.X射線輻射

3.下面有關(guān)輻射度學(xué)與光度學(xué)的說(shuō)法正確的有（）

A.輻射通量輻射度學(xué)中的基本量B.發(fā)光強(qiáng)度是光度學(xué)中基本量

C.光度學(xué)只適用于可見(jiàn)光光波段D.余弦輻射體的輻射出射度只與輻射亮度

有關(guān)

4.一絕對(duì)黑體在溫度Ti=1450K時(shí)，輻射峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為Q,當(dāng)溫度降為725K

時(shí)，輻射峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為入2,則貓/船為（）

A.V2B.KyC.2D.1/2

5.原子可以通過(guò)自發(fā)輻射和受激輻射的方式發(fā)光，它們所產(chǎn)生的光的特點(diǎn)是：

（）

A.兩原子自發(fā)輻射的同頻率的光是相干的，受激輻射的光與入射光是不相干

的

B.兩原子自發(fā)輻射的同頻率的光是不相干的，受激輻射的光與入射光是相干

的

C.兩原子自發(fā)輻射同頻率的光是不相干的，受激輻射的光與入射光是不相干

的

D.兩原子自發(fā)輻射同頻率的光是相干的，受激輻射的光與入射光是相干的

6.在激光器中利用光學(xué)諧振腔（）

A.可提高激光束的方向性，而不能提高激光束的單色性

B.可提高激光束的單色性，而不能提高激光束的方向性

C.可同時(shí)提高激光束的方向性和單色性

D.即不能提高激光束的方向性，也不能提高激光束的單色性

7.發(fā)生受激輻射時(shí)，產(chǎn)生激光的原子的總能量En、電子的電勢(shì)能Ep、電子動(dòng)能Ek

的變化關(guān)系是（）

A.%增大、&減小、&減小B.Ep減小、反增大、以減小

C.Ep增大、Ek增大、&增大D.￡p減小、&增大、公不變

8.處于基態(tài)的氫原子，能夠從相互碰撞中或從入射光子中吸收一定的能量，由基

態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。已知?dú)湓訌幕鶓B(tài)躍遷到〃=2的激發(fā)態(tài)需要吸收的能量為

10.2eK如果靜止的氫原子受其他運(yùn)動(dòng)的氫原子的碰撞躍遷到該激發(fā)態(tài)，則運(yùn)動(dòng)

的氫原子具有的動(dòng)能（：）。

A.一定等于10.2eVB.一定大于10.2eV,且大的足夠多

C.只要大于10.2cV,就可以D.一定等于10.2cV的整數(shù)倍

9.2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)杯由赤崎勇、天野浩與中村修二共舉，照亮獎(jiǎng)杯的，

是他們發(fā)明的（）LED.

A.藍(lán)光B.紅光C.綠光D.紫光

10.資源三號(hào)02星激光測(cè)距儀在500公里軌道高度上可以實(shí)現(xiàn)1m的測(cè)量精度和

0.15米的測(cè)量分辨率，用它從衛(wèi)星上打出一束激光，通過(guò)測(cè)量激光折返跑的時(shí)間

和角度，就能計(jì)算出地表某一點(diǎn)的相對(duì)高度，從而獲得地表的特征信息。這就好

比從太空向地面用激光伸出一把無(wú)形的尺子，尺子的最小刻度只有（）厘米。

A.15B.1.5C.1OD.1

11.北京時(shí)間2017年10月3日17時(shí)45分許，瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布將

2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)麻省理工學(xué)院教授RainerWeiss,加州理工學(xué)院

教授KipStephenThorne和BarryClarkBarish,以表彰他們?cè)贚IGO探測(cè)器和引力

波觀測(cè)方面的決定性貢獻(xiàn)。LIGO的全稱是激光干涉儀引力波天文臺(tái)，該裝置主

要利用（）干涉儀的基本原理。

A.楊氏雙縫B.牛頓環(huán)C.邁克爾遜D.光柵

二、填空題

12.頻率為600kHz到1.5MHz的電磁波其波長(zhǎng)由m到m0

13.按照波長(zhǎng)分，電磁波主要有o

14.紅外輻射其波長(zhǎng)范圍在,通常分為三部分o

15.激光器的基本結(jié)構(gòu)包括三部分，即、和。

16.光和物質(zhì)相互作用產(chǎn)生受激輻射時(shí)，輻射光和照射光具有完全相同的特性，這

些特性是指O

17.產(chǎn)生激光的必要條件是，激光的三個(gè)主要特性是。

18.人體的溫度以365C計(jì)算，如把人體看作黑體，人體輻射峰值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)

為O

19.已知?dú)湓踊鶓B(tài)的能量為-13.6eV,當(dāng)基態(tài)氫原子被12.09eV的光子激發(fā)后，其

電子的軌道半徑將增加到玻爾半徑的倍。

20.若電子被限制在邊界x與1之間，AA-=0.5A,則其動(dòng)量工分量的不確定量近似

為o

21.普朗克公式為o

三、計(jì)算題

22.已知垂直射到地球表面每單位面積的日光功率（稱

太陽(yáng)常數(shù)）等于1.37xl（）3w/m,地球與太陽(yáng)的平均距

離為1.5xl（）8km,太陽(yáng)的半徑為6.76x105km。（1）求I

太陽(yáng)輻射的總功率；（2）把太陽(yáng)看作黑體，試計(jì)算太.

陽(yáng)表面的溫度。'1.

圖1.19均勻余弦發(fā)射圓盤

23.計(jì)算如圖1.19所示的均勻余弦發(fā)射圓盤在軸上一點(diǎn)產(chǎn)生的垂直照度，設(shè)盤的

半徑為R,亮度為Bo

24.為使He-Ne激光的相干長(zhǎng)度達(dá)到1km,它的單色性△浦筋應(yīng)是多少？

25.試證明：由于自發(fā)輻射，原子在E2能級(jí)的平均壽命Ts=l/A2i。

26.已知凸凹腔凡=1切、R2=2m,工作物質(zhì)長(zhǎng)〃二0.5m、〃=1.52,求腔長(zhǎng)L在

什么范圍內(nèi)是穩(wěn)定腔。

27.激光器的光脈沖的持續(xù)時(shí)間為1.0x10-%,波長(zhǎng)為692.4nm,激光器的發(fā)射功

率為l.OxlOiW,求每個(gè)光脈沖的長(zhǎng)度為多少？

四、復(fù)雜工程與技術(shù)題

飛秒激光具有非常高的瞬時(shí)功率，可達(dá)到百萬(wàn)億瓦，它能聚焦到比頭發(fā)的直

徑還要小的空間區(qū)域，使電磁場(chǎng)的強(qiáng)度比原子核對(duì)其周圍電子的作用力還要高數(shù)

倍。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種飛秒激光制作微光學(xué)器件的加工平臺(tái)，編寫(xiě)相關(guān)刻寫(xiě)程序，利用

高重復(fù)頻率飛秒激光在鋸酸鋰內(nèi)部刻寫(xiě)制作二維光柵。

第一章練習(xí)題參考答案

一、單選題

l.ABCD2.ABC3.ABC4.D5.B6.C7.B8.B9.A10.A

二、填空題

11.50(),30()

12.無(wú)線電波，紅外光，可見(jiàn)光和紫外光，X射線，y射線

13.0.77—lOOOgm,近紅外，中紅外和遠(yuǎn)紅外

14.泵浦源，諧振腔和激活介質(zhì)

15.頻率，相位，振幅及傳播方向

16.受激輻射，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，諧振腔；方向性好，相干性好，亮度高

17.935pm

IR.9

19.1.3x10-25版.〃「

87dle21

u(X,T)=

20.

三、計(jì)算題

21.解：(1)根據(jù)距離立方反比定律巨=/,/相,

J=3.028x10?sVV/5r

太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度為Ie=EeR。

得到太陽(yáng)的總功率為①，=4%=3.8X1026W

(2)太陽(yáng)的輻射亮度為L(zhǎng),=-=1.989X107W/(CW2.5T)

A

太陽(yáng)的輻射出射度為=4乃=6.25x107W/

太陽(yáng)的溫度為丁=；二5761K

22.解：r2=r,2-z2,cos6-cosO'-/zdS=FbcpdF

77^77

d①'8dseosOcos。'

由：dE

dS「

2

廠cfBcos?3fJ,c-zrdrTTRB

R2+Z2

23.解：設(shè)相干時(shí)間為r,則相干長(zhǎng)度為光束與相干時(shí)間的乘積，即4=「c

根據(jù)相干時(shí)間和譜線寬度的關(guān)系△?=■!■=￡

TL,

又因?yàn)椤?—,%=二，4)=632.8/77??

4%)丸

由以上各關(guān)系及數(shù)據(jù)可以得到如下形式：

單色性二四=包=4=63：8〃〃?=6.328x1()7°

4%L\012nm

24.證明：若t=0時(shí)刻，單位體積中E2能級(jí)的粒子數(shù)為mo,則單位體積中在t-t+dt

時(shí)間內(nèi)因自發(fā)輻射而減少的E2能級(jí)的粒子數(shù)為：

-dn2=A21n2dt=%％)"%'力

故這部分粒子的壽命為t,因此E2能級(jí)粒子的平均壽命為

J。必21〃20，”小1

“20

25.解：設(shè)兩腔鏡M和的曲率半徑分別為4和R2，N=-lm,&=2m

工作物質(zhì)長(zhǎng)/=().5m,折射率〃=1.52

根據(jù)穩(wěn)定條件判據(jù):

(1)

其中

Lr=(L-l)+-?2)

n

由(1)解出2m>￡'>1m

由(2)得

L=r+o.5x(i--—)=r+o.i7

所以得到：1.52

2.17m>L>1.17m

第二章練習(xí)題

一、選擇題

1.光波在大氣中傳播時(shí)，引起的能量衰減與（）有關(guān)。

A.分子及氣溶膠的吸收和散射B.空氣折射率不均勻

C.光波與氣體分子相互作用D.空氣中分子組成和含量

2.激光在大氣中傳播時(shí)，分子散射系數(shù)與光波長(zhǎng)的()o

A.平方成正比B.平方成反比C.四次成正比D.四次方成反比

3.光波在一般大氣中傳播時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)（

A.瑞利散射B.干涉C.折射D.湍流

4.電光晶體的非線性電光效應(yīng)主要與（）有關(guān)。

A.外加電場(chǎng)B.激光波長(zhǎng)C.晶體性質(zhì)D.晶體折射率變化量

5.拉曼-納斯衍射的特點(diǎn)有（

A.形成與入射方向?qū)ΨQ分布的多級(jí)衍射光B.衍射效率與附加相位延遲

有關(guān)

C.只限于低頻工作，只具有有限的帶寬D.聲光介質(zhì)可視為“平面相位

柵”

6.光纖是一種能夠傳輸光頻電磁波的介質(zhì)波導(dǎo),其結(jié)構(gòu)上由（）組成。

A.纖芯、包層和護(hù)套B.單模和多模C.塑料、晶體和硅D.階躍和梯度光纖

7.2009年10月6日授予華人高銀諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，提到光纖以SiCh為材料的主

要是由于（)o

A.傳輸損耗低B.可實(shí)現(xiàn)任何光傳輸C.不出現(xiàn)瑞利散射D.空間相干性

好

8.KDP晶體沿Z（主）軸加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢球的主軸繞Z軸會(huì)旋轉(zhuǎn)（）。

A.45cB.90°C.3（PD.根據(jù)外加電壓有關(guān)

9.哥白尼哨兵1號(hào)衛(wèi)星和哨兵2號(hào)衛(wèi)星，及歐洲電球觀測(cè)項(xiàng)目都配有激光通信終

端，它將大大加快實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬷行牡乃俣取DRS-A是

EDRS空間數(shù)據(jù)公路項(xiàng)目的第一中繼衛(wèi)星，于2016年1月30日發(fā)射，成功地發(fā)

送了由哨兵1A衛(wèi)星拍攝的首張圖像?？臻g數(shù)據(jù)公路系統(tǒng)將在太空提供高達(dá)每秒

（）千兆比特的高速激光通信。

A.1.8B.2C.2.3D.4

10.2016年7月，我國(guó)發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，并在世界上首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)

星和地面之間的量子通信，構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系。

量子通信的核心環(huán)節(jié)：密鑰（加密、解密的鑰匙）傳輸實(shí)驗(yàn)。這意味著，世界上

首封絕對(duì)不會(huì)被截、被破、被復(fù)制的密信，將要誕生。量子通信技術(shù)，卻因光量

子的物理特性，決定了這種傳輸方式的絕對(duì)安全，首先，單光子（）,如

果在天上的光子射向地面的過(guò)程中被劫持，那么地面上就一定無(wú)法再接受到這粒

光量子了，這會(huì)讓接收方及時(shí)警惕情報(bào)已被盜。其次，量子態(tài)不可復(fù)制，處于量

子態(tài)的粒子，一旦被復(fù)制，原來(lái)的粒子也就毀了。

A.不可被竊取B.不可被分割、測(cè)量C.不可被調(diào)制D.不可被顯示

二、是非題

11.某些晶體在外加電場(chǎng)的作用下，其折射率將發(fā)生變化，當(dāng)光波通過(guò)此介質(zhì)時(shí)，

其傳輸特性就受到影響而改變，這種現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)。

12.KDP晶體沿Z（主）軸加電場(chǎng)時(shí)，由雙軸晶變成了單軸晶體。

13.在聲光晶體中，超聲場(chǎng)作用像一個(gè)光學(xué)“相位光柵”，其光柵常數(shù)等于光波波長(zhǎng)。

14.磁致旋光效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向僅與磁場(chǎng)方向有關(guān)，而與光線傳播方向的正逆無(wú)關(guān)。

15.大氣分子在光波電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生極化，并以入射光的頻率作受迫振動(dòng)。

16.某些晶體在外加電場(chǎng)的作用下，其折射率將發(fā)生變化，當(dāng)光波通過(guò)此介質(zhì)時(shí)，

其傳輸特性就受到影響而改變，這種現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)。

三、填空題

17.光波在大氣中傳播時(shí)，由于（）會(huì)引起光束的能量衰減；由于（）的振

幅和相位起伏。電致折射率變化是指（）。

18.磁光效應(yīng)包括法拉.第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)、克爾效應(yīng)和磁雙折射效應(yīng)等。其中最主要的是

（）效應(yīng)，它使一束線偏振光在外加磁場(chǎng)作用下的介質(zhì)中傳播時(shí)，其偏振方

向發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

19.若超聲頻率為啟那么光柵出現(xiàn)和消失的次數(shù)則為2人因而光波通過(guò)該介質(zhì)

后所得到的調(diào)制光的調(diào)制頻率將為聲頻率的（）倍。

四、簡(jiǎn)答題

20.概括光纖弱導(dǎo)條件的意義。

21.何為電光晶體的半波電壓？半波電壓由晶體的哪些參數(shù)決定？

五、計(jì)算題

22.在半波電壓對(duì)KDP晶體縱向電光調(diào)制中，一束激光波長(zhǎng)為1.00卬〃時(shí)，計(jì)算

縱向半波電壓。

23.一束線偏振光經(jīng)過(guò)長(zhǎng)L=25a%直徑0=1?！ǖ膶?shí)心玻璃，玻璃外繞225（）匝

導(dǎo)線，通有電流/=5A。取韋爾德常數(shù)為￡0.25x10-5（，）/cm",試計(jì)算光的旋轉(zhuǎn)

角仇

24.利用應(yīng)變S與聲強(qiáng)的關(guān)系式廢=為，證明一級(jí)衍射光強(qiáng)人與入射光強(qiáng)/。之

比為"_1就2尸〃6（取近似J：e）//）。

六、復(fù)雜工程與技術(shù)題

25.LiNbO3具有鐵電性，其晶系結(jié)構(gòu)為三角晶系結(jié)構(gòu)，且熱電、壓電特性良好，

有較好的電光參數(shù)，有較好的非線性效應(yīng)，這使得鋸酸鋰晶體被廣泛應(yīng)用于光學(xué)

和集成光學(xué)領(lǐng)域。其中鋸酸鋰晶體可以用于Q■開(kāi)關(guān)、光放大調(diào)制器、光束轉(zhuǎn)換

器、光波導(dǎo)、光柵等眾多領(lǐng)域，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)并制作一種鋸酸鋰基光波導(dǎo)耦合器。

第二章練習(xí)題參考答案

一、選擇題

I.ABCD2.D3.ABCD4.AC5.ABCD6.A7.A8.A9.A10.B

二、是非題

911J12.x13.x14.x15.716.4

三、填空題

17.大氣氣體分子及氣溶膠的吸收和散射；空氣折射率不均勻；晶體介質(zhì)的介電系

數(shù)與晶體中的電荷分布有關(guān)，當(dāng)晶體被施加電壓后，將引起束縛電荷的重新分布,

并導(dǎo)致離子晶格的微小形變，從而引起介電系數(shù)的變化，并最終導(dǎo)致晶體折射率

變化的現(xiàn)象。

18.法拉第旋轉(zhuǎn)

19.2

四、簡(jiǎn)答題

2（）.答：從理論上講，光纖的弱導(dǎo)特性是光纖與微波圓波導(dǎo)之間的重要差別之一。

實(shí)際使用的光纖，特別是單模光纖，其摻雜濃度都很小，使纖芯和包層只有很小

的折射率差。所以弱導(dǎo)的基本含義是指很小的折射率差就能構(gòu)成良好的光纖波導(dǎo)

結(jié)構(gòu)，而且為制造提供了很大的方便。

21.答：當(dāng)光波的兩個(gè)垂直分量后、6的光程差為半個(gè)波長(zhǎng)(相應(yīng)的相位差為加

時(shí)所需要加的電壓，稱為半波電壓。縱向半波電壓—主要由光波長(zhǎng)2、

2〃汰3

。光折射率〃“和電光系數(shù)&共同決定。

五、計(jì)算題

22.解：由KDP縱向半波電壓的公式匕=其中

2〃譏3

l2

no=1.51,y63=23.6x10m/V

有VT=^—=5825V

2,辦63

NI

23.解：由公式。=或、。=丫”和H=——計(jì)算，

L

即可得到光的旋轉(zhuǎn)角度。==3.125x103()

24.證明:

由

由

?2

生1

得/2/32

(2(

力--

XLX2PS

將§2=四帶入得

第三章練習(xí)題

一、選擇題

1.光調(diào)制按照調(diào)制方式分類分有（）等，所有這些調(diào)制過(guò)程都可以歸

結(jié)為將一個(gè)攜帶信息的信號(hào)疊加到載波光波上。

A.振幅調(diào)制B.強(qiáng)度調(diào)制C.相位調(diào)制D.頻率調(diào)制

2.激光調(diào)制器主要有（)

A.電光調(diào)制器R.聲光調(diào)制器C.磁光調(diào)制器D.壓光調(diào)制器

3.激光調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)有（)

A.連續(xù)調(diào)制B.脈沖調(diào)制C.相位調(diào)制D.光強(qiáng)調(diào)制

4.要實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制，必須進(jìn)行三個(gè)過(guò)程，就是（)o

A.編碼一抽樣T量化B.編碼T量化一＞抽樣C.抽樣T編碼―量化D.抽樣一

量化T編碼

5.為了實(shí)現(xiàn)對(duì)光的波動(dòng)參數(shù)（如相位）的調(diào)制，可利用下列光電裝置（)

A.磁光調(diào)制器B.聲光調(diào)制器C.相位法光波測(cè)距機(jī)D.光學(xué)干涉儀

6.克爾效應(yīng)屬于（)

A.電光效應(yīng)B.磁光效應(yīng)C.聲光效應(yīng)D.以上都不是

7.電光調(diào)制器是基于(）效應(yīng)的器件

A.泡克耳B.克爾C.光電D.光電導(dǎo)

8.在激光調(diào)制過(guò)程中“攜帶”的信號(hào)可以是（)

A.語(yǔ)言B.文字C.圖像D.符號(hào)

9.電光調(diào)制器中調(diào)制晶體材料有（)

A.磷酸二氫鉀B.磷酸二笊鉀C.磷酸二氫錢D.氯化銅

10.直接調(diào)制是把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)椋ǎ┬盘?hào)注入半導(dǎo)體光源，從而

獲得調(diào)制光信號(hào)。

A.電流B.電壓C.光脈沖D.正弦波

二、是非題

11.為了獲得線性電光調(diào)制，通過(guò)引入一個(gè)固定%相位延遲，一般該調(diào)制器的電

壓偏置在T=50%的工作點(diǎn)上。

12.在磁光調(diào)制中的磁性膜表面用光刻方法制作一條金屬蛇形線路，主要為了實(shí)

現(xiàn)交替變化的磁場(chǎng)。

13.一般聲光調(diào)制器中的聲波是由超聲發(fā)生器直接作用在光波上實(shí)現(xiàn)的。

14.在磁光晶體中，當(dāng)磁化強(qiáng)度較弱時(shí)，旋光率a與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度是成正比關(guān)系。

15.一般聲光調(diào)制器中的聲波可以是駐波，也可以是行波。

16.電光掃描是利用電光效應(yīng)來(lái)改變光束在空間的傳播方向。

17.當(dāng)光波通過(guò)磁性物質(zhì)時(shí)，其傳播特性發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁光效應(yīng)。

18.在電光調(diào)制器中作為線性調(diào)制的判據(jù)是外加調(diào)制信號(hào)電壓的相位差不能大于

Irado

19.電光數(shù)字式掃描是臼電光晶體和雙折射晶體組合而成。

20.機(jī)械掃描技術(shù)利用反射鏡或棱鏡等光學(xué)元件，采用平移實(shí)現(xiàn)光束掃描。

三、填空題

21.激光調(diào)制器中的內(nèi)調(diào)制是指o

22.光束的頻率調(diào)制和相位調(diào)制統(tǒng)稱為調(diào)制。

23.聲光調(diào)制中的布拉格衍射只出現(xiàn)級(jí)衍射光。

24.橫向電光調(diào)制的半波電壓是縱向電光調(diào)制半波電壓的倍。

25.實(shí)驗(yàn)證明：聲光調(diào)制器的聲束和光束的發(fā)散角比為,其調(diào)制效果最

佳。

四、簡(jiǎn)答題

26.簡(jiǎn)述光束調(diào)制的基本原理。

五、計(jì)算題

27.在電光掃描過(guò)程中，如果光束沿y方向入射到長(zhǎng)度為L(zhǎng),厚度為d的KDP電

,2

光晶體，當(dāng)取L=d=h=\cnu763=10.5X10/H/V,no=1.51,V=l()0()V時(shí)，求出射

光束與入射光束的偏轉(zhuǎn)角是多少？

28.在電光調(diào)制器中，為了得到線性調(diào)制，在調(diào)制器中插入一個(gè)%波片，波片的

軸向如何設(shè)置最好？若旋轉(zhuǎn)%波片，它所提供的直流偏置有何變化？

六、復(fù)雜工程與技術(shù)題

29.測(cè)量玻璃應(yīng)力雙折射的方法主要有偏光干涉法、1/4波片法、光強(qiáng)比值法、

Tardy定量測(cè)試法、Babinel補(bǔ)償器法、KD*P晶體電光調(diào)制法等。為在工程上了

實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度的測(cè)量，并成為實(shí)用可靠的內(nèi)應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)，一般選擇增加樣品長(zhǎng)

度，基于總內(nèi)應(yīng)力隨長(zhǎng)度線性增加的假設(shè)，以得到單位長(zhǎng)度的內(nèi)應(yīng)力值。請(qǐng)采用

磁光調(diào)制法用于玻璃內(nèi)應(yīng)力測(cè)量的實(shí)現(xiàn)原理，設(shè)計(jì)一種可行技術(shù)方案，使得測(cè)量

操作繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、人工操作影響測(cè)量準(zhǔn)確度。

第三章練習(xí)題參考答案

一、選擇題

l.ABCD2.ABC3.CD4.D5.B6.B7.C8.ABCD9.ABCD

10.A

二、是非題

11J12.413.x14.，15J16J17、18K19J20.x

三、填空題

21.加載信號(hào)是在激光振蕩過(guò)程中進(jìn)行的，以調(diào)制信號(hào)改變激光器的振蕩參數(shù)，從

而改變激光器輸出特性以實(shí)現(xiàn)調(diào)制。

22.角度

23.0,+1,-1

24.L/d

25.1

四、簡(jiǎn)答題

26.應(yīng)用某種物理方法改變光波的振幅、頻率、相位、強(qiáng)度、偏振等參數(shù)之一，使

其按調(diào)制信號(hào)的規(guī)律變化，達(dá)到“運(yùn)載''信息的目的。

五、計(jì)算題

27.解：由偏轉(zhuǎn)角度的公式。二七〃”63瓦，帶入數(shù)據(jù)得3.5x10與圖d

d

28.答：（1）其快、慢軸與晶體的主軸x軸成45。（即快、慢軸分別與x〃,y〃軸平行）。

此時(shí)，它所提供的直流偏置相當(dāng)于在電光晶體上附加了一個(gè)14的固定偏壓

耳.的附加相位差為90。）；使得調(diào)制器工作在透過(guò)率T=50%的工作點(diǎn)上。

（2）若旋轉(zhuǎn)%波片，會(huì)導(dǎo)致E：.,邛.的附加相位差不再是90。；因而它所提供的

直流偏置也不再是為4。當(dāng)然調(diào)制器的工作點(diǎn)也偏離了透過(guò)率T=50%的工作點(diǎn)。

笫四章練習(xí)題

一、選擇題

1.按照調(diào)制方式分類，光調(diào)制可以分為強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、頻率調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)

制以及（）等，所有這些調(diào)制過(guò)程都可以歸結(jié)為將一個(gè)攜帶信息的信號(hào)登

加到載波光波上。

A.偏振調(diào)制B.共振調(diào)制C.電角度調(diào)制D.振幅調(diào)制

2.利用外界因素對(duì)于光纖中光波相位的變化來(lái)探測(cè)各種物埋量的探測(cè)器，稱為

（）。

A.相位調(diào)制型探測(cè)器B.相位結(jié)合型探測(cè)器

C.相位振動(dòng)型探測(cè)器D.相位干涉型探測(cè)器

3.半導(dǎo)體激光發(fā)光是由（）之間的電子?空穴對(duì)復(fù)合產(chǎn)生的，激勵(lì)過(guò)程是使

半導(dǎo)體中的載流子從平衡狀態(tài)激發(fā)到非平衡狀態(tài)的激發(fā)態(tài)。

A.原子B.分子C.離子D.能帶

4.團(tuán)體激光器是以固體為工作物質(zhì)的激光器，也就是以摻雜的離子型（）和

玻璃作為工作物質(zhì)的激光器。

A.石英晶體B.高純硅C.絕緣晶體D.壓電晶體

5.光探測(cè)器是光纖傳感器構(gòu)成的一個(gè)重要部分，它的性能指標(biāo)將直接影響傳感器

的性能。光纖傳感器左光探測(cè)器的要求包括以下那幾個(gè)？（）

A.線行好，按比例地將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)

B.靈敏度高，能敏度微小的輸入光信號(hào)

C.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易維護(hù)

D.性能穩(wěn)定，噪聲小

6.光纖傳感器中常用的光探測(cè)器有以下哪幾種？（）

A.光電二極管B.光電倍增管C.光敏電阻D.固體激光器

7.紅外探測(cè)器的性能參數(shù)是衡量其性能好壞的依據(jù)。其中響應(yīng)波長(zhǎng)范圍（或稱光

譜響應(yīng)），是表示探測(cè)器的（）相應(yīng)率與入射的紅外輻射波長(zhǎng)之間的關(guān)系。

A.電流B.電壓C.功率D.電阻

8.光子探測(cè)是利用某些半導(dǎo)體材料在入射光的照二，產(chǎn)生（）。使材料的電學(xué)

性質(zhì)發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量電學(xué)性質(zhì)的變化，可以知道紅外輻射的強(qiáng)弱。

A.光子效應(yīng)B.霍爾效應(yīng)C.熱電效應(yīng)D.壓電效應(yīng)

9.當(dāng)紅外輻射照射在某些半導(dǎo)體材料表面上時(shí)，半導(dǎo)體材料中有些電子和空穴可

以從原來(lái)不導(dǎo)電的束縛狀態(tài)變?yōu)槟軐?dǎo)電的自由狀態(tài)，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電率增加，這

種現(xiàn)象叫（）。

A.光電效應(yīng)B.光電導(dǎo)現(xiàn)象C.熱電效應(yīng)D.光生伏特現(xiàn)象

1（）.利用溫差電勢(shì)現(xiàn)象制成的紅外探測(cè)器稱為（）紅外探測(cè)器，因其時(shí)間常

數(shù)較大，響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)特性較差，調(diào)制頻率應(yīng)限制在10H7以下。

A.熱電偶型B.熱釋電型C.熱敏電阻型D.熱電動(dòng)型

二、判斷題

11.紅外線與可見(jiàn)光、紫外線、X射線、微波以及無(wú)線電波一起構(gòu)成了完整的無(wú)限

連續(xù)的電磁波譜。

12.紅外輻射在大氣中傳播時(shí)，由于大氣中的氣體分子、水蒸氣等物質(zhì)的吸收和散

射作用，使輻射在傳播過(guò)程中逐漸衰減。

13.熱敏電阻型紅外探測(cè)器的熱敏電阻是由鎰、銀、鉆等氧化物混合燒結(jié)而制成

的，熱敏電阻一般制成圓柱狀，當(dāng)紅外輻射照射在熱敏電阻上時(shí)，其溫度升高,

內(nèi)部粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇，自由電子的數(shù)目隨溫度升高而增加，所以其電咀增

大。

14.當(dāng)光輻射照在某些材料的表面上時(shí)，若入射光的光子能量足夠大，就能使材料

的電子逸出表面，向外發(fā)射出電子，這種現(xiàn)象叫內(nèi)光電效應(yīng)或光電孑發(fā)射效應(yīng)。

15.紅外探測(cè)器的透鏡系統(tǒng)和發(fā)射鏡系統(tǒng)的差別主要在于前者具有較高的極限分

辨率（散射圈較?。?。

16.輻射出射度表征輻射源單位面積所發(fā)出的輻射功率。

17.當(dāng)紅外輻射照射在其些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)上時(shí)，在結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的作用下，自由

電子移向P區(qū)，空穴移向n區(qū)。如果PN結(jié)開(kāi)路，則在PN結(jié)兩端便產(chǎn)生一個(gè)附

加電勢(shì)，稱為光生電動(dòng)勢(shì)。

18.光電池是利用光生伏特效應(yīng)，直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。

19.熱輻射光纖溫度探測(cè)器是利用光纖內(nèi)產(chǎn)生的熱輻射來(lái)探測(cè)溫度的一種器件。

2（）.當(dāng)恒定的紅外輻射照射在熱釋電探測(cè)器上時(shí)，探測(cè)器才有電信號(hào)輸出。

三、填空題

21.紅外輻射俗稱紅外線，它是一種人眼看不見(jiàn)的光線，但實(shí)際上它與其他任何光

線一樣，也是一種客觀存在的物質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它的溫度高于（）,

就會(huì)有紅外線向周圍空間輻射。

22.紅外無(wú)損探測(cè)是60年代以后發(fā)展起來(lái)的新技大，它是通過(guò)測(cè)量或來(lái)鑒定金屬

或非金屬材料質(zhì)量、探測(cè)內(nèi)部缺陷的（）。

23.一般情況下，當(dāng)紅外輻射突然照射或消失時(shí)，紇外探測(cè)器的輸出信號(hào)不會(huì)馬上

到達(dá)最大值或下降為零，而是要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，才能達(dá)到最大值或降為零，

當(dāng)紅外探測(cè)器的輸出達(dá)到最終穩(wěn)態(tài)的，所需要的時(shí)間稱為紅外探測(cè)器的

（）o

24.比探測(cè)率又（），也叫探測(cè)靈敏度，實(shí)質(zhì)上就是當(dāng)探測(cè)器的敏感元件面

積為單位面積（Ao=1c/）,放大器的帶寬△戶1Hz時(shí)，單位功率的輻射所獲潺的

信號(hào)電壓與噪聲電壓之比。

25.熱釋電型紅外探測(cè)器是由具有極化現(xiàn)象的或稱“鐵電體”制作的（）,鐵

電體的極化強(qiáng)度（單位表面積的束縛電荷）與溫度有關(guān)。通常其表面俘獲大氣中

的浮游電荷而保持電平衡狀態(tài)。

26.內(nèi)光電探測(cè)器可分為（）。

27.紅外探測(cè)器的性能參數(shù)是衡量其性能好壞的依據(jù)，其中主要包括以（）。

28.紅外技術(shù)廣泛應(yīng)用亍工業(yè)、軍事等領(lǐng)域中，以下應(yīng)用目前采用了紅外技術(shù)的有

（）。

29.實(shí)驗(yàn)表明，波長(zhǎng)在（之間的電磁波被物體吸收時(shí)，可以顯著地轉(zhuǎn)

變?yōu)闊崮堋?/p>

30.研究發(fā)現(xiàn).太陽(yáng)光譜各種單色光的熱效應(yīng)從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而

且最大的熱效應(yīng)出現(xiàn)在（）的頻率范圍內(nèi)。

四、簡(jiǎn)答題

31.簡(jiǎn)述概念：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光生優(yōu)打效應(yīng)。

32.請(qǐng)比較光電二極管與光電池的異同？

33.說(shuō)明光敏電阻的敏感機(jī)理。

34.簡(jiǎn)述光電池的工作原理。

五、計(jì)算題

35.用波長(zhǎng)為0.83nm,強(qiáng)度為3mW的光照射在硅光電池，設(shè)其反射系數(shù)為15%,

量子效率為1,并設(shè)全部光生載流子能到達(dá)電極。畫(huà)出PN結(jié)光電池有光生電壓

的能帶圖。求光生電流；當(dāng)反向飽和電流為10"A時(shí)，求T=300K時(shí)的開(kāi)路電壓。

六、復(fù)雜工程與技術(shù)題

36.內(nèi)蒙古自治區(qū)地處我國(guó)的正北部，其太陽(yáng)能資源非常豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)太

陽(yáng)能年總輻射量在4500~6900MJ/m2,年總?cè)照諘r(shí)間在26()0-3400h左右，是全國(guó)

日照時(shí)間較長(zhǎng)的輻射量很高的地區(qū)。若選取內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市(東經(jīng)

111.73,北緯40.83)作為太陽(yáng)能馬路預(yù)定建設(shè)地點(diǎn)，試計(jì)算馬路的發(fā)電量。

第四章練習(xí)題參考答案

一、選擇題

l.D2.D3.D4.ABD5.ABC6.B7.A8.B9.A

二、是非題

10J11.x12W13.，14J15.x

三、填空題

16.0K或273℃

17.熱量，熱流

18.63.2%,時(shí)間常數(shù)

19.歸一化探測(cè)率

2。熱晶體

21.光電導(dǎo)探測(cè)器，光盛電探測(cè)器，光生伏特探測(cè)器

22.40

23.紅外輻射

四、簡(jiǎn)答題

24.答：外光電效應(yīng)：是指物質(zhì)吸收光子并激發(fā)出自由電子的行為。內(nèi)光電效應(yīng)：

是光電效應(yīng)的一種，主要由于光量子作用，引發(fā)物質(zhì)電化學(xué)性質(zhì)變化。內(nèi)光電效

應(yīng)又可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。

25.答：相同點(diǎn)：二者都是由PN結(jié)組成的半導(dǎo)體器件，都能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電

信號(hào)。

不同點(diǎn)：光電二極管是在反向電壓作用下工作的，而光電池是工作在光照零偏條

件下的。

26.答：當(dāng)光照射到光陰極時(shí)，光陰極向真空中激發(fā)出光電子。這些光電子按聚焦

極電場(chǎng)進(jìn)入倍增系統(tǒng)，并通過(guò)進(jìn)一步的二次發(fā)射得到的倍增放大。然后把放大后

的電子用陽(yáng)極收集作為信號(hào)輸出。因?yàn)椴捎昧硕伟l(fā)射倍增系統(tǒng)，所以光電倍增

管在探測(cè)紫外、可見(jiàn)和近紅外區(qū)的輻射能量的光目探測(cè)器中，具有極高的靈敏度

和極低的噪聲。另外，光電倍增管還具有響應(yīng)快速、成本低、陰極面積大等優(yōu)點(diǎn)。

27.答：光敏電阻阻值對(duì)光照特別敏感，是一種典型的利用光電導(dǎo)效應(yīng)制成的光電

探測(cè)器件。當(dāng)光照射到半導(dǎo)體材料時(shí)，材料吸收光子的能量，使非傳導(dǎo)態(tài)電子變

為傳導(dǎo)態(tài)電子，引起載流子濃度增大，導(dǎo)致材料電導(dǎo)率增大，此時(shí)材料電阻值將

減小；即電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而變化，入射光強(qiáng)時(shí)電阻減小，入射光弱時(shí)電阻

增大。

28.答：光電導(dǎo)材料從光照開(kāi)始到獲得穩(wěn)定的光電流是要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的，同樣光

照停止后光電流也是逐漸消失的。這種現(xiàn)象即為光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象；光電導(dǎo)的響

應(yīng)時(shí)間又分上升時(shí)間和下降時(shí)間，是描述弛豫現(xiàn)象過(guò)程長(zhǎng)短的物理量。上升時(shí)間

表示光電導(dǎo)體受光照時(shí)光生載流子濃度從零增長(zhǎng)到穩(wěn)態(tài)值63%時(shí)所需的時(shí)間，

下降時(shí)間表示從停光前穩(wěn)態(tài)值衰減到37%時(shí)所需的時(shí)間。

29.答：光電池是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的器件，它根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，

當(dāng)P-N結(jié)受光照時(shí)激發(fā)出光生電子一空穴對(duì)而擴(kuò)散進(jìn)PN結(jié)，之后被內(nèi)電場(chǎng)分離

開(kāi)而形成開(kāi)路電壓，此即光照零偏PN結(jié)產(chǎn)生開(kāi)路電產(chǎn)逑應(yīng)(即光伏效應(yīng))

e(UrrU

五、復(fù)雜工程與技術(shù)題一廠\rr

hvGieU

30.解答：----

(1)廠-\hv'

(2)^=3xlO'3W,Z=0.83gm=8.3xl0-5m,"=15%

I9-7

?e/l〃、1.6X10'X8.3X10,Z1N八

=77：7(1-P)=_usxIx(1-0,15)=0.57(A/W)

hC6.62x1i0nx3Qx1i0n

/p=/?z-P=0.57x3x10-3=1.71x10-3(A)

所以光生電流的大小為1.71x10-3(A)

(3)Zo=lO-8(A)

Uoc=—ln(i+1)=138x10x300Inf854x10+A=o.O26x11.94=0.31(V)

q101.6x10一|9(IO*)

所以T=300K時(shí)的開(kāi)路電壓為0.31(V)

第五章練習(xí)題

一、選擇題

1.下列譜段中光電成像系統(tǒng)中常用的大氣窗口有（）pmo

A.3?5B.1?3C.0.38?0.76D.8?14

2.下列微光攝像器件中，屬于純固體器件的是（）。

A.高靈敏度CCDB.增強(qiáng)型CCD(ICCD)

C.電子轟擊型CCD（EBCCD）D.電子倍增CCD(EMCCD)

3.固體半導(dǎo)體攝像元件CCD是一種（）。

A.PN結(jié)光電二極管電路B.PNP型晶體管集成電路

C.MOS型晶體管開(kāi)關(guān)集成電路D.NPN型晶體管

4.目前監(jiān)控系統(tǒng)使用的攝像機(jī)大多為（）攝像機(jī)。

A.CCDB.CIDC.CMOSD.MOS

5..CCD攝像器件的基本工作原理是（）。

A.勢(shì)阱的形成B.少數(shù)載流子的捕獲

C.少數(shù)載流子的轉(zhuǎn)移D.電荷探測(cè)

6.成像轉(zhuǎn)換過(guò)程需要研究的有（

A.能量B.成像特性C.噪聲D.信息傳遞速率

7.2009年1（）月6日授予授予博伊爾和史密斯諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，CCD攝像器件

的電荷存儲(chǔ)是（）0

A.在瞬態(tài)和深度耗盡狀態(tài)下進(jìn)行的B.在勢(shì)阱形成后才實(shí)現(xiàn)

U在電子定向移動(dòng)下進(jìn)行D.在MOS電容器中出現(xiàn)

二、判斷題

8.第一代像增強(qiáng)器是以纖維光學(xué)面板作為輸入、K窗三級(jí)聯(lián)耦合的像增強(qiáng)器。

9.紅外成像光學(xué)系統(tǒng)在各種紅外光傳輸情況下均滿足物像共舸關(guān)系。

10.MRTD是景物空間頻率的函數(shù)，表征系統(tǒng)受信噪比限制的溫度分辨率的量度。

三、填空題

11.電荷耦合器必須工作在和,才能存儲(chǔ)電荷。

12.紅外成像系統(tǒng)總的傳遞函數(shù)為各分系統(tǒng)傳遞函數(shù)的o

13.紅外光成像系統(tǒng)中光在理想光具組中遵循的公式是o

14.CCD的基本功能為o

15.固體攝像器件主要有三大類，它們是。

16.微光光電成像系統(tǒng)的核心部分是o

四、簡(jiǎn)答題

18.何謂幀時(shí)、幀速？二者之間有什么關(guān)系？

19.紅外成像系統(tǒng)A的NETDA小于紅外成像系統(tǒng)B的NETDB,能否認(rèn)為紅外成像系

統(tǒng)A對(duì)各種景物的溫度分辨能力高于紅外成像系統(tǒng)B,試簡(jiǎn)述理由。

20.微通道板像增強(qiáng)器與級(jí)聯(lián)式像增強(qiáng)器相比，具有哪些特點(diǎn)？為什么說(shuō)微通道

板像增強(qiáng)器具有自動(dòng)防強(qiáng)光的優(yōu)點(diǎn)？

五、計(jì)算題

21.如圖5.36為某像管在某空間頻率時(shí)的入射和出射的光強(qiáng)度的分布圖，該圖顯

示的空間頻率是多少？在該空間頻率的調(diào)制傳遞函數(shù)值是多少？在該空間頻率

的相位傳遞函數(shù)值是多少？

圖5.36某像管的入射和出射的光強(qiáng)度的分布示意圖

五、復(fù)雜工程與技術(shù)題

22.CMOS元件在低感光度下的表現(xiàn)比CCD差，特別是在小尺寸成像元件上，由

于像素面積小，這個(gè)缺陷就更為明顯。目前，多數(shù)需要在極暗條件下拍攝的專業(yè)

性場(chǎng)合，比如天文望遠(yuǎn)鏡和電子顯微鏡等領(lǐng)域，CCD感光元件的地位依然不可

動(dòng)搖。為進(jìn)一步提高器件光電轉(zhuǎn)換效率，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種尺寸小、效率高、性能優(yōu)良

的圖像傳感器。

第五章練習(xí)題參考答案

一、選擇題

I.ABC2.BCD3.C4.A5.ABCD6.ABCD7.ABD

二、是非題

8.x9.410J

二、填空題

11.瞬態(tài)，深度耗盡；12.乘積；13.牛頓公式，高斯公式；14.散粒，轉(zhuǎn)移，熱噪聲。

15.將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電流信號(hào)，電流信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)圖像的

獲取，存儲(chǔ)，傳輸，處理和復(fù)現(xiàn)。

16.CCD,COMS,CIDo

17.像光像增強(qiáng)器件。

四、簡(jiǎn)答題

18.答：完成一幀掃描所需的時(shí)間稱為幀時(shí)TMs),單位時(shí)間完成的幀數(shù)稱為幀速

F(幀/S),Tf=-!-o

19.答：不能。NETD反映的是系統(tǒng)對(duì)低頻景物(均勻大目標(biāo))的溫度分辨率，不

能表征系統(tǒng)用于觀測(cè)較高空間頻率景物時(shí)的溫度分辨性能。

2().答：與級(jí)聯(lián)式像增強(qiáng)器相比，像增強(qiáng)器不僅具有可調(diào)的亮度增益，而且因?yàn)樗?/p>

是一種單級(jí)結(jié)構(gòu)，所以可以做得很短，體積小、重量輕，便于與其他光電器件(如

光纖面板)配合使用。像增強(qiáng)器還有自動(dòng)防強(qiáng)光的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)楫?dāng)微通道板工

作在飽和狀態(tài)時(shí)，即使在強(qiáng)光照射下，光電陰極發(fā)出的電子流增強(qiáng)、微通道板的

輸入隨之增強(qiáng)，但微通道板的輸出仍保持不變，因此熒光屏不至于被“灼傷”。

五、計(jì)算題

21.空間頻率:戶1/0.05mm=201p/mm；調(diào)制傳遞函數(shù)：MTF(2()lp/mm)=15/20=0.75；

相位傳遞函數(shù)：P(201p/mm)=0.01/0.05x2兀=0.4兀

第六章練習(xí)題

一、選擇題

1.顯像管內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，發(fā)射電子束的是（）o

A.燈絲B.陰極C.陽(yáng)極D.柵極

2.顯像管的陰極電壓越低，對(duì)應(yīng)的圖像（）。

A.越亮B.越暗C.對(duì)比度越大D.對(duì)比度越小

3.目前，彩色電視機(jī)廣泛采用的顯像管是（）0

A.單槍三束管B,三槍三束管C.自會(huì)聚管D.以上都不對(duì)

4.CRT基本組成部分有（）。

A.電子槍、熒光粉R.電子槍、熒光屏、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

C.陰極、陽(yáng)極、調(diào)制極D.熒光屏燈絲、陰極、陽(yáng)極、調(diào)制極、熒光屏

5.電子槍的功用是（）。

A.產(chǎn)生輝亮信號(hào)顯示B.產(chǎn)生電子束

C.產(chǎn)生輝亮彩色顯示D.產(chǎn)生管軸方向的高速可控電束

6.CRT電子槍中，調(diào)制極的特點(diǎn)是（）0

A.調(diào)制極電位低于陰極電位且是可調(diào)的負(fù)電位

B.調(diào)制極電位是可調(diào)的正電位，永遠(yuǎn)比陰極電位高

C.調(diào)制極電位是比陰極電位高的常值

D.調(diào)制極電位是比陰極電位低的常值

7.關(guān)于液晶顯示器優(yōu)點(diǎn)，不正確的說(shuō)法是（）o

A.功耗小，壽命長(zhǎng)B.屏幕薄、重量輕

C.產(chǎn)生損害人體健康的X射線D.可以在室外陽(yáng)光下觀看

8.根據(jù)分子的排列方式，不屬于液晶分類的是（）。

A.層列相B.向列相C.陣列相D.膽留相

9.關(guān)于液晶的分類，下列說(shuō)法正確的是（）o

A.向列相液晶中分子分層排列，逐層疊合；相鄰兩層間分子長(zhǎng)軸逐層有微小

的轉(zhuǎn)角

B.膽幽相液晶中分子分層排列，逐層疊合；相鄰兩層間分子長(zhǎng)軸逐層有微小

的轉(zhuǎn)角

C.膽幽相液晶分子呈棒狀，分子長(zhǎng)軸互相平行，不分層；液晶材料富于流動(dòng)

性，黏度較小

D.向列相液晶分子呈棒狀，并分層排列；液晶材料富于流動(dòng)性，黏度較小

10.電子槍是顯像管中極為重要的組成部分。電子束的（）均由電子槍來(lái)完

成。

A.發(fā)射B.調(diào)制C.加速D.聚集

11.LCD顯示器，可以分為（）。

A.TN型B.STN型C.TFT型D.DSTN型

12.PDP單元雖是脈沖放電，但在一個(gè)周期內(nèi)它發(fā)光（）次，維持電壓脈沖

寬度通常5Mmis,幅度90V?100V,工作頻率范圍30KH7?50KH7,因此光脈沖

重復(fù)頻率在數(shù)萬(wàn)次以上，人眼不會(huì)感到閃爍。

A.2B.3C.4D.5

13.光電子技術(shù)發(fā)展的首要標(biāo)志是（）的出現(xiàn)。

A.液晶電視B.光纖通訊C.攝像機(jī)D.激光器

14.CRT中的電子槍主要功能是（

A.電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)B.光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)

C.光信號(hào)先轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再轉(zhuǎn)換成光圖像D.電子束的發(fā)射、調(diào)制、加速

聚集

二、判斷題

15.彩色電視機(jī)與黑白電視機(jī)的主要區(qū)別在于增加了解碼器和采用彩色顯象管。

16.彩色光就是指人們所說(shuō)的“紅、橙.黃、綠,青、藍(lán)、紫”這七種光。

17.只有陰極射線管采月逐行、隔行掃描技術(shù)，對(duì)于液晶顯示面板用的都是控制點(diǎn)

發(fā)光技術(shù)，所以液晶電視采用了逐行掃描技術(shù)。

18.等離子體顯示器缺點(diǎn)是每一個(gè)像素都是一個(gè)獨(dú)立的發(fā)光管。

19.等離子體顯示主要是通過(guò)電流激發(fā)氣體，使其發(fā)出肉眼看不見(jiàn)的紫外光碰擊

后面的玻璃上的紅、綠、藍(lán)三色熒光體，它們?cè)侔l(fā)出我們?cè)陲@示器上所看到的可

見(jiàn)光。

20.陰極射線管的電子槍的作用是產(chǎn)生輝亮信號(hào)和彩色顯示。

21.等離子體顯示主要是通過(guò)電流激發(fā)氣體，使其發(fā)出肉眼看不見(jiàn)的紫外光碰擊

后面的玻璃上的紅、綠、藍(lán)三色熒光體，它們?cè)侔l(fā)出我們?cè)陲@示器上所看到的可

見(jiàn)光。

22.作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶。

23.注入電致發(fā)光顯示在半導(dǎo)體PN結(jié)上加反偏壓產(chǎn)生少數(shù)載流子注入，與多數(shù)載

流子復(fù)合發(fā)光。

三、填空題

24.在顯像管中電子束的掃描是通過(guò)轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

25.液晶由長(zhǎng)徑比很大的棒狀分子組成，保持與軸向平行的排列狀態(tài)。

26.第二代液晶顯示器件是o

27.等離子體顯示中，一般采用氣體作為放電發(fā)光材料。

28.在PDP中，在電極上覆蓋一層透明的、防止離子撞擊的保護(hù)層。

四、簡(jiǎn)答題

29.簡(jiǎn)述等離子體顯示板工作的基本原理。

3().試比較TN—LCD和STN-LCD的特點(diǎn)。

五、復(fù)雜工程題

工業(yè)上是用的計(jì)算機(jī)又叫做工控機(jī)，按結(jié)構(gòu)形式來(lái)分可以分為機(jī)箱和一體兩

種。通常說(shuō)的一體化工控機(jī)就是把顯示器和電腦一起放在一個(gè)機(jī)箱里面這樣可以

提高可靠性、減小體積，TFT平板顯示器可用于這樣的一體工控機(jī)上，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)

圖6.18。請(qǐng)分析該工控機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，特點(diǎn)和應(yīng)用。

圖6.41帶液晶平板顯示器的一體式工控機(jī)

第六章練習(xí)題參考答案

一、選擇題

I.B2.A3.C4.B5.B6.A7.CD8.C9.B10.ABCDll.ABCD12.A

13.D14.D

二、是非題

15J16.x17.418J19J20.x21J22.x

三、填空題

23.磁偏；24.向列型；25.扭曲向列液晶顯示器件；26.惰性；27.MgO

四、簡(jiǎn)答題

28.答：等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子

組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它是除去固液氣態(tài)外，物質(zhì)存在的第四態(tài)，等離子體

是一種很好的導(dǎo)電體，利用經(jīng)過(guò)巧妙設(shè)計(jì)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)可以捕捉、移動(dòng)和加速等

離子體。等離子體顯示板是利用氣體放電產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象的平板顯示的統(tǒng)稱。等離

子體顯示技術(shù)的基本原理：顯示屏上排列有成千上萬(wàn)個(gè)密封的小低壓氣體室（一

般都是筑氣和裁氣的混合物），電流激發(fā)氣體，使其發(fā)出肉眼看不見(jiàn)的紫外光，

這種紫外光碰擊后面玻璃上的紅、綠、藍(lán)三色熒光體，它們?cè)侔l(fā)出我們?cè)陲@示器

上所看到的可見(jiàn)光。

29.答：TN-LCD利用了扭曲向列相液晶的旋光特性，液晶分子的扭曲角為

90°,它的電光特性曲線不夠陡峻，由于交叉效應(yīng)，在采用無(wú)源矩陣驅(qū)動(dòng)時(shí)，限

制了其多路驅(qū)動(dòng)能力。STN—LCD的扭曲角在180。―240。范圍內(nèi)，曲線陡度的

提高允許器件工作在較多的掃描行數(shù)下，利用了超扭曲和雙折射兩個(gè)效應(yīng)，是

基于光學(xué)干涉的顯示器件。STN-LCD所用的液晶材料是在特定的TN材料中添

加少量手征性液晶以增加它的扭曲程度，盒厚較薄，一般5-7pm°STN-LCD的

工藝流程基本上和TN-LCD類似，但由于STN-LCD是基于光干涉效應(yīng)的顯示

器件，對(duì)盒厚的不均勻性要求＜0.05卜皿（TN-LCD只要求V0.5用n）,否則就

會(huì)出底色不均勻，預(yù)傾角要求達(dá)到3。?8。，電極精細(xì)，器件尺寸較大，因此其

規(guī)模生產(chǎn)難度較TN-LCD大許多。

自我檢測(cè)題1

一、選擇題

1.如圖1所示，電磁波可以分成幾個(gè)區(qū)，以下描述正確的是（）。

A.高能輻射區(qū)主要包括y射線、％射線、紫外光和可見(jiàn)光

B.光學(xué)光譜區(qū)主要包括紫外光、可見(jiàn)光和紅外光

C.波譜區(qū)主要包括太赫茲波、微波和電波

D.紅外光區(qū)主要包括近紅外和遠(yuǎn)紅外

2.如圖2所示，一只朗伯光源LED,懸掛在離地面2m處，通過(guò)照度計(jì)等設(shè)備測(cè)

得正下方地面照度為（：）1X0

3.2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)一半授予真鍋淑郎（SyukuroManabe）和克勞斯?阿塞爾

曼（KlausHasselmann）,表彰他們“對(duì)地球氣候的物理建模、量化可變性和可靠

地預(yù)測(cè)全球變暖'’的貢獻(xiàn)，其中真鍋淑郎建立了一個(gè)氣候模型（如圖2所示）。該

模型證實(shí)，這種升溫的確是由于（）的增加，因?yàn)樗A(yù)測(cè)，當(dāng)上層大氣變冷

時(shí)，靠近地面的氣溫會(huì)升高。如果是太陽(yáng)輻射變化導(dǎo)致了溫度的升高，那么整個(gè)

大氣層應(yīng)該同時(shí)被加熱。

A.二氧化硫B.水C.一氧化碳D.二氧化碳

X褐激郎苜次探索了5射平衡和氣體在

時(shí)流作用下垂直攤送這網(wǎng)者之間的交互

作用，同時(shí)將水看環(huán)的照考慮在內(nèi).

外太空.高。大氣濯度較低的也方，水汽液化形

成了云清，只放了銘存的淞熱。

圖3.真鍋的氣候模型

4.近年來(lái)，我國(guó)科技工作者提出和設(shè)計(jì)了一種猊酸鋰波導(dǎo)的光子芯片，該芯片可

以實(shí)現(xiàn)光子產(chǎn)生和調(diào)控的一體化設(shè)計(jì)，包含兩個(gè)獨(dú)立糾纏源以及Hong-Ou-

Mandel干涉，主要通過(guò)（）實(shí)現(xiàn)光子聚束和分離態(tài)的快速切換，如圖4所示。

同時(shí)還對(duì)該芯片上可能實(shí)現(xiàn)的路徑糾纏態(tài)進(jìn)行了檢測(cè)。這一工作是鋸酸鋰量子芯

片的開(kāi)端性工作，揭示了鋸酸鋰光子芯片在新型芯片化糾纏光源制備、量子上算、

量子模擬等方面的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。

A.光電效應(yīng)B.電光效應(yīng)C.量子效應(yīng)D.電子效應(yīng)

夕

圖4.鋸酸鋰光波導(dǎo)器件

5.下面是有關(guān)多模光纖與單模光纖的描述，錯(cuò)誤的是（）。

A.單模光纖的纖芯直徑一般是9pm,而多模光纖的纖芯直徑一般是

50pnV62.5|im

B.單模光纖的傳輸距離較長(zhǎng)，適合應(yīng)用于長(zhǎng)距離傳輸，而多模光纖的傳輸距

離較短，適合應(yīng)用于短距離傳輸

C.多模光纖一般采用激光器或激光二極管作為光源，并能產(chǎn)生許多模式的光

（光較分散），單模光纖一般采用LED（發(fā)光二極管）或垂直腔面發(fā)射激光器

（VCSEL）作為光源，并能產(chǎn)生單一模式的光，具備高亮度、高功率等優(yōu)勢(shì)

D.單模光纖是幾乎不存在色散，其帶寬比多膜光纖的帶寬要寬

6.要實(shí)現(xiàn)脈沖編碼調(diào)制，須進(jìn)行三個(gè)過(guò)程，就是（）。

A.編碼一抽樣一量化B.編碼一量化一抽樣C.抽樣一編碼一量化

D.抽樣一量化一編碼

7.冠狀病毒疫情期間，醫(yī)用的額溫槍發(fā)揮了極大作用，由于其快速測(cè)溫（1秒測(cè)

溫），無(wú)接觸測(cè)溫等特點(diǎn)，在醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、火車站、小區(qū)、海關(guān)等地方被廣泛使

用。如圖5所示，該額溫槍用到以下光電探測(cè)元件的有（）。

A.光敏電阻R.熱釋電紅外傳感器C光電池D.雪崩光敏二極管

人體紅外戰(zhàn)輻射器滯電信號(hào)溫度數(shù)值

圖5.額溫槍基本原理

8.近日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和日本國(guó)立材料研究所的研究人員將二維過(guò)渡

金屬硫族化合物（TMDCs）和石墨烯（Graphene）組裝成范德華異