光电简答证明.docVIP

1.证明：菲涅尔方程 晶体中的单色平面波 根据麦克斯韦方程得： = 菲涅耳方程 = 又 即 同理 又 即 整理得 2.证明：电致折射率变化 在晶体未加外电场时,主轴坐标系中,折射率椭球由如下方程描述: (1) 式中x,y,z为介质的主轴方向,也就是在晶体内沿着这些方向上的电位移D和电场强度E互相平行; 为折射率椭球的主折射率.利用该方程可以描述广播在晶体中的传播特性。 当晶体施加电场后,其折射率椭球就放生’形变’,椭球方程变为 (2) 由上可知,由于外电场的作用,折射率椭球个系数随之发生线性变化,其变化量可定义为 (3) 式中称为线性光电系数,i取1…6,j取1,2,3 上式可以用张量的矩阵形式表示为 (4) 式中是电场x,y,z的分量.具有元素的6×3矩阵称为光电张量,每个元素的值晶体决定它是表征感应激化强弱的分量 Kdp类晶体属于四方晶系, 42m点群是单轴晶体,因此有,, (为光子的折射率, 为电子的折射率)这类晶体的电光张量元素只有为非零.且=,因此上式可改写为 (5) 将(5)带入(2)得到晶体加外电场E吼新的折射率椭球方程 由上式可看出,外电场导致折射率椭球方程中”交叉”项的出现.这说明家电厂后.椭球的主轴不在于xyz轴平行.因此必须找出一个新的坐标系,使(6)式在该坐标系中主轴化,这样才能确定电场对光波的影响. 另外加电场的方向平行于z轴,即=E, ==0 于是(6)式变成 为了寻求一个新的通常称为感应主轴坐标轴系(x’,y’,z’)使椭球方程不含交叉项,可将x坐标和y坐标绕z轴旋转角,于是从就坐标系的变换关系为 讲(8)带入(7)可得 令交叉项为零.即得=45° 故(9)式变为 这就是KDP类晶体眼z轴加电场后的椭球方程,其新的椭球主轴的半长度分别为 , 由于很小(约m/v)一般是 利用微分式 得: 由此可见,KDP晶体沿Z轴加电场时有单轴晶体变化成了双周晶体,折射率的主轴绕Z轴旋转了45°角,此转角与外加电场的大小无关,其折射率变化与电场成正比,这是利用电光效应实现光调制,调0,锁模等技术的物理基础 3：子午光线轨迹按正弦规律变化 平方律折射分布光纤的n(r)可表示为 入射光满足近轴条件 令 设 入射光与分别呈，带入得 即入射光线在xz面上，与y轴垂直。 1.11如果激光器和微波激射器分别在=10，=500和输出一瓦的连续功率，问每秒钟从激光上能级向下能级跃迁的粒子数分别为多少？ h=6.626 1.12设一对激光能级为E2和E1（g2=g1）,相应的频率为（波长为），各能级上的粒子数为n2和n1.求 (1)当=3000MHz，T=300K时，n2/n1=?(2)当=1，T=300K时，n2/n1=?(3)当=1，n2/n1=0.1时，温度T=？ （1） g1=g2 （2） 1.22如图所示，玻璃块周围介质（水）的折射率为1.33，若光束射向玻璃块的入射角为45，问玻璃块的折射率至少应为多大才能使透入光束发生全反射。 当光波由光密介质向光疏介质入射（n1n2）时，存在一个临界角 ，Rs=Rp=1，发生全反射（） 根据折射定律，有 若要使光从玻璃向水中传播时发生全反射（设玻璃折射率为n2，水折射率n1=1.33），有 即 根据已知条件及折射定律，可列方程 2.9考虑熔融石英中的声光布喇格衍射，若取 计算布喇格角。 当入射光与声波面间夹角满足一定条件时，介质内各级衍射光会相互干涉，各高级次衍射光相互抵消，只出现0级和+1级（或-1级）衍射光，即产生布喇格衍射，各衍射光相干加强条件，光程差为波长整数倍。 AB-BD=x(cos-cos)= = FE+EG= 本题中，由于 布喇格角 4.4.已知Si光电池光敏面积为5×10mm2，在1000W/ m2光照下开路电压光电流求：(1)在（200-700）W/ m2光照下保证线性电压输出的负载电阻和电压变化值（2）如果取反偏压V=0.3V求负载电阻和电压变化值（3）如果希望输出电压变化值0.5V？（1）负载电阻 电压变化值： （2）取反偏电压 1液晶显示的优缺点？ 优点：①液晶显示器件是厚度仅数毫米的搏形器件，非常适合于便于携带式电子装置的显示。②工作电压低，仅几伏，用cmos电路直接驱动，电子线路小型化。③功耗低，显示板本身每平方厘米功耗仅数十微瓦，采用背光源也仅10mW/左右，可用电池长时间供电。④采用彩色滤色器，LCD易于实现彩色显示。⑤现在的液晶显示器质量已经可以赶上，有些方面甚至超过超过CRT的显示质量。 缺点：①高质量的液晶显示器的成本较高，但是目前呈明显的下降趋势。②显示视角小，对比度受视角影响较大，现在已经找到很多种解决方法，视角接近CRT的水平，但仅限于档次较高的彩色LCD显示。③液晶的