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電子技術(shù)基礎知識練習題與答案
電子技術(shù)運用在哪一方面？大家知道了多少電子技術(shù)基礎知識呢？
一、基礎知識。
1. 按照調制方式分類(lèi)，光調制可以分為：強度調制、相位調制、波長(cháng)調制、頻率調制、偏振調制。
2. 半導體激光器發(fā)光是由能帶之間的電子空穴對復合產(chǎn)生的。
3. 激勵過(guò)程是使半導體中的載流子過(guò)程從平衡態(tài)激發(fā)到非平衡態(tài)。
4. 固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絕緣晶體和玻璃為工作物質(zhì)。
5. 光纖傳感器中常用的光電探測器：光電二極管、光電倍增管、光敏電阻。
6. 紅外探測器的響應波長(cháng)范圍參數指探測器電壓響應率與入射的紅外波長(cháng)之間的關(guān)系。
7. 光子探測原理是指利用半導體在入射光的照射下產(chǎn)生光子效應。
8. 利用溫差電勢制成的紅外探測器稱(chēng)為熱電偶。
9. 紅外輻射在大氣中傳播時(shí)由于大氣中水分子、蒸汽等吸收和散射使輻射在傳播過(guò)程中衰減。
10. 當紅外輻射照在熱敏電阻上時(shí)，使溫度上升，內部粒子無(wú)規則運動(dòng)加劇，自由電子數隨溫度而上升，所以電阻會(huì )減小。
11. 輻射出射度：輻射體單位面積向半空間發(fā)出的輻射通量。
12. 光電磁是利用光生伏特效應將光能變成電能。
13. 任何物質(zhì)只要溫度高于0K就會(huì )向外輻射能量。
14. 紅外無(wú)損檢測是通過(guò)測量熱流或熱量來(lái)檢測。
15. 內光電探測器可分為光電導、光伏特、光電磁三種探測器。
16. 紅外探測器的性能參數：電壓響應率、噪聲等效功率、時(shí)間常數。
17. 光束掃描根據其應用的目的可分為模擬掃描和數字掃描。模擬掃描用于顯示，數字掃描用于光存儲。
18. 固體攝像器件主要有：CCD、CMOS、CID。
19. 聲光相互作用分為：拉曼—納斯衍射和布喇格衍射。
20. 磁光效應：外加磁場(chǎng)作用引起材料光學(xué)各向異性的現象。
21. CCD的基本功能：電荷存儲、電荷轉移。按結構分為線(xiàn)陣CCD和面陣CCD。
22. 液晶分為溶致液晶和熱致液晶兩大類(lèi)。
23. 光輻射照射在半導體表面，材料中電子和空穴由原來(lái)的不導電狀態(tài)轉化為導電狀態(tài)，這種現象稱(chēng)為光電導。
24. 光束調制按其調制的性質(zhì)可分為調幅、調頻、調相及強度調制等。
25. 實(shí)現脈沖編碼調制，必須進(jìn)行的三個(gè)過(guò)程：抽樣、量化和編碼。
26. 光電二極管是指以光導模式工作的結型光伏型探測器。常見(jiàn)的光電二極管有硅光電二極管、雪崩光電二極管（APD）、PIN光電二極管、肖特基勢壘光電二極管。
27. 光熱探測器由熱敏元件、熱鏈回路和大容量的散熱器組成。常見(jiàn)光熱探測器有熱敏電阻、熱釋電探測器、熱點(diǎn)偶。
28. CCD基本工作過(guò)程包括信號電荷的產(chǎn)生、存儲、傳輸和檢測。
29. 等離子是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負電子組成的離子化氣體態(tài)物質(zhì)，它是出去固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)以外的第四態(tài)。
30. TN—LCD指扭曲向列型液晶顯示。
STN—LCD指超扭曲向列型液晶顯示。
二、問(wèn)答題。
1、一個(gè)完整的無(wú)限連續的電磁波譜有哪幾部分組成？
答：宇宙射線(xiàn)、γ射線(xiàn)、X射線(xiàn)、紫外光、可見(jiàn)光、紅外光、毫米波、無(wú)線(xiàn)電波、聲頻電磁波。其中紫外線(xiàn)包括：極遠紫外、遠紫外、近紫外。（10nm——390nm）可見(jiàn)光：紫藍綠黃橙紅。（390nm——770nm）紅外光：近紅外、中紅外、遠紅外、極遠紅外。（770nm——1000000nm）
2、簡(jiǎn)述內光電效應、外光電效應。
答：外光電效應是金屬或半導體受光照時(shí)，如果入射的光子能量hν足夠大，它和物質(zhì)中的電子相互作用，使電子從材料表面逸出的現象，也稱(chēng)為外光電效應。內光電效應是當光照物體時(shí)，光電子不逸出體外的光電效應稱(chēng)為內光電效應。
3、比較光電二極管和光電池的異同。
答：相同：二者結構和工作原理相同，都屬于PN結型光生伏特效應器件。不同：a、頻率特性不同：光電二極管的結面積比光電池小，頻率特性要好。b、工作方式不同：光電二極管通常在反偏置下工作，而光電池通常在零偏置下工作c、靈敏度不同：光電二極管的光敏面面積要比光電池的小得多，因此光電二極管的光電流要比光電池的小得多。
4、光敏電阻的主要參數。
答：亮電阻、暗電阻、最高工作電壓、亮電流、暗電流、時(shí)間常數、電阻溫度系數、靈敏度。
5、什么是光電導的弛豫時(shí)間。
答：光電導材料從光照開(kāi)始到獲得穩定的光電流是要經(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。這種現象即為光電導的弛豫現象。
6、常見(jiàn)的固體激光器：紅寶石激光器、釹激光器、鈦寶石激光器。 常見(jiàn)的氣體激光器：He-Ne激光器、Ar3+激光器、CO2激光器。
7、電介質(zhì)的折射率變化指什么？
答：晶體介質(zhì)的介電系數與晶體中電荷分布有關(guān)，當晶體被施加電場(chǎng)后會(huì )引起束縛電荷的重新分布并導致離子晶格的微小形變，從而引起晶體介電系數的變化并最終引起晶體的折射率變化的現象。
8、光子效應指什么？
答：指單個(gè)光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類(lèi)光電效應。主要特點(diǎn)：對光頻率表現出選擇性，響應速度比較快。
9、液晶是什么？分類(lèi)？答：液晶是液態(tài)晶體的簡(jiǎn)稱(chēng)。熱致晶體可分為近晶相、向列相、膽甾相
10、簡(jiǎn)述激光產(chǎn)生的條件、激光器的組成及各組成部分的作用。
答：（1）必要條件：粒子數反轉分布和減少振蕩模式數。 充分條件：起振——閾值條件：激光在諧振腔內的增益要大于損耗。穩定振蕩條件——增益飽和效應（形成穩定激光）。
�。�2）組成：泵浦源、工作物質(zhì)、光學(xué)諧振腔。
�。�3）作用：工作物質(zhì)：在這種介質(zhì)中可以實(shí)現粒子數反轉。泵浦源（激勵源）：將粒子從低能級抽運到高能級態(tài)的裝置。
諧振腔：(1)使激光具有極好的方向性(沿軸線(xiàn))。 (2)增強光放大作用(延長(cháng)了工作物質(zhì))。(3)使激光具有極好的單色性(選頻)。
11、聲光作用分布喇格衍射和拉曼納斯衍射，他們的條件及作用。
�。�1）拉曼納斯： 產(chǎn)生拉曼納斯衍射的條件：當超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射，聲光互作用長(cháng)度L較短時(shí)，在光波通過(guò)介質(zhì)的時(shí)間內，折射率的變化可以忽略不計，則聲光介質(zhì)可近似看作為相對靜止的“平面相位柵”。特點(diǎn)：由出射波陣面上各子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方向對稱(chēng)分布的多級衍射光，這就是拉曼-納斯衍射的特點(diǎn)。
�。�2）布喇格：產(chǎn)生布喇格衍射條件：聲波頻率較高，聲光作用長(cháng)度L較大，光束與聲波波面間以一定的角度斜入射，光波在介質(zhì)中要穿過(guò)多個(gè)聲波面，介質(zhì)具有“體光柵”的性質(zhì)。特點(diǎn)：衍射光各高級次衍射光將互相抵消，只出現0級和+1級衍射光。
12、簡(jiǎn)述光速調制的基本原理。
答：（1）以激光為載體，將信息加載到激光的過(guò)程，稱(chēng)為調制或光束調制。
�。�2）光束具有振幅、頻率、相位、強度和偏振等參量，可以應用某些物理的方法，使其參量之一按照調制信號的規律變化，實(shí)現光束的調制，所以光束的調制可以分為調幅、調相、調頻和強度調制等。
�。�3）實(shí)現激光光束調制的方法根據調制器與激光器的關(guān)系，可以分為內調制和外調制兩種。
�。�4）具體的激光光束的調制方法，常見(jiàn)的有光電調制、聲光調制、磁光調制、直接調制等。
13、什么是色溫？
答：色溫是輻射源發(fā)射光的顏色與某一溫度下的黑體的輻射光的顏色相同，則黑體的這一溫度稱(chēng)為該輻射源的色溫。
14、什么是自發(fā)階躍？什么是受激階躍？
答：自發(fā)階躍：處于高能級的一個(gè)原子自發(fā)的向低能級階躍，并發(fā)出一個(gè)光子的 過(guò)程。
受激階躍：處于高能級的一個(gè)原子在一定的輻射場(chǎng)的作用下躍遷至低能級，并輻射出一個(gè)能量與入射光子能量相同的光子。
15、法拉第磁光效應的規律？
答：（1）對于給定的介質(zhì)光振動(dòng)面的旋轉角與樣品的長(cháng)度和外加磁場(chǎng)成正比。
�。�2）光的傳播方向反轉時(shí)法拉第旋轉的左右方向互換。
16、光束調制分為哪幾類(lèi)？實(shí)現脈沖編碼調制要那幾個(gè)過(guò)程？
答：光束調制分為：調幅、調頻、調相、強度調制。實(shí)現脈沖編碼調制要經(jīng)過(guò)抽樣、量化、編碼三個(gè)過(guò)程。
17、什么是光熱效應？
答：探測元件吸收光輻射能量后并不直接引起內部電子狀態(tài)的改變，而是把吸的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\動(dòng)的能量，引起探測元件溫度升高，而溫度升高又使探測元件電學(xué)性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。
18、縱向電光效應、橫向電光效應有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
答：縱向電光效應：存在自然雙折射產(chǎn)生的固有相位延遲，與外加電場(chǎng)無(wú)關(guān)。在無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)，入射光的兩個(gè)偏振分量經(jīng)過(guò)晶體后，其偏振面轉過(guò)一個(gè)角度，這對光調制器的應用不利，應設法消除。
優(yōu)點(diǎn)：工作簡(jiǎn)單、結構穩定、不存在自然雙折射影響。
缺點(diǎn)：半波電壓太高，特別是在調制頻率較高時(shí)，功率損耗較大。橫向電光效應：應用時(shí)總的相位延遲不僅與所加電場(chǎng)成正比，而且與晶體的長(cháng)寬比有關(guān)�？v向應
用時(shí)相位差只和V=EL有關(guān)，因此增大L或減少d就可以大大降低半波電壓。但必須采用兩塊晶體結構復雜而且其尺寸加工要求高，對環(huán)境溫度敏感。
19、說(shuō)明注入電磁發(fā)光和高場(chǎng)電磁發(fā)光的基本原理。
答：注入電致發(fā)光：它是在半導體pn結加正偏壓時(shí)產(chǎn)生少數載流子注入，與多數載流子復合發(fā)光。高場(chǎng)電致發(fā)光：即將發(fā)光材料粉末與介質(zhì)的混合體或單晶體薄膜夾持與透明電極板之間，外施電壓，由電場(chǎng)直接激勵電子與空穴復合而發(fā)光，高場(chǎng)電致發(fā)光又分為直流和交流兩種，如粉末型交流電致發(fā)光與粉末型直流電致發(fā)光。
20、什么叫光電導現象？
答：當紅外輻射照在半導體的表面上，半導體材料中有些電子和空穴能從不導電的束縛狀態(tài)變成能導電的自由狀態(tài)，使半導體的導電率變大叫光電導現象。
21、根據調制器和激光器的相對關(guān)系，可以分為哪兩種調制？
答：根據調制器和激光器的相對關(guān)系，可以分為內調制和外調制。
內調制：是指加載調制信號是在激光振蕩過(guò)程中進(jìn)行的，即以調制信號去改變激光器的振蕩參數，從而改變激光輸出特性以實(shí)現調制。
外調制：是指激光形成之后，在激光器外的光路上放置調制器，用調制信號改變調制器的物理特性，當激光通過(guò)調制器時(shí)，就會(huì )使光波的某參量受到調制。
22、概括光纖弱導條件的意義。
答：（1）理論上講光纖的弱導是光纖與波導之間的重要鑒別之一。
�。�2）實(shí)際使用的光纖，特別是單模光纖，摻雜濃度很小，是纖芯和包層有很小的折射率差。
�。�3）弱導的基本含義是以很小的折射率就能構成良好的光纖波導結構，給制制造提供極大方便。
23、簡(jiǎn)述光子效應和光熱效應，并列舉常見(jiàn)的光子效應和光熱效應。
答：光子效應：指單個(gè)光子的性質(zhì)對產(chǎn)生的光電子起直接作用的一類(lèi)光電效應。探測器吸收光子后，直接引起原子或分子的內部電子狀態(tài)的改變。常見(jiàn)的光子效應有光電發(fā)射效應、光電導效應、光伏效應。光熱效應是：探測元件吸收光輻射能量后并不直接引起內部電子狀態(tài)的變，而是把吸的光能變?yōu)榫Ц竦臒徇\動(dòng)的能量，引起探測元件溫度升高，而溫度升高又使探測元件電學(xué)性質(zhì)或其他物理性質(zhì)發(fā)生變化。常見(jiàn)的光熱效應有溫差電效應、熱釋電效應。
24、簡(jiǎn)述CCD器件的主要參數。
答：1.轉移效率：指電荷包在進(jìn)行每一次轉移中的效率。2.不均勻度：包括光敏元件和CCD的不均勻度。3.暗電流：CCD在既無(wú)光注入又無(wú)電注入情況下的輸出信號。4.靈敏度：指在一定光譜范圍內，單位曝光量的輸出信號電壓或電流。5.峰值波長(cháng)：最大響應值歸一化為100%所對應的波長(cháng)。6.噪聲：可歸納為三類(lèi)，散粒噪聲、轉移噪聲和熱噪聲。7.分辨率：指攝像器件對物像中明暗細節的分辨能力。8.線(xiàn)性度：指在動(dòng)態(tài)范圍內，輸出信號與曝光量的關(guān)系是否成直線(xiàn)。
25、簡(jiǎn)述光電倍增的工作原理。
答：當光照射到光陰極時(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，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)極收集作為信號輸出。因為采用了二次發(fā)射倍增系統，所以光電倍增管在探測紫外、可見(jiàn)和近紅外區的輻射能量的光電探測器中，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快速、成本低、陰極面積大等優(yōu)點(diǎn)。
26、簡(jiǎn)述紅寶石激光器的工作原理。
答：紅寶石激光器的工作物質(zhì)是紅寶石棒。在激光器的設想提出不久，紅寶石就被首先用來(lái)制成了世界上第一臺激光器。激光用紅寶石晶體的基質(zhì)是Al2O3，晶體內摻有約0.05%（重量比）的Cr2O3。Cr3+密度約為，1.58×1019/厘米3。Cr3+在晶體中取代Al3+位置而均勻分布在其中，光學(xué)上屬于負單軸晶體。在Xe（氙）燈照射下，紅寶石晶體中原來(lái)處于基態(tài)E1的粒子，吸收了Xe燈發(fā)射的光子而被激發(fā)到E3能級。粒子在E3能級的平均壽命很短（約10-9秒）。大部分粒子通過(guò)無(wú)輻射躍遷到達激光上能級E2。粒子在E2能級的壽命很長(cháng)，可達3×10-3秒。所以在E2能級上積累起大量粒子，形成E2和E1之間的粒子數反轉，此時(shí)晶體對頻率ν滿(mǎn)足hν=E2—E1（其中h為普朗克常數，E2、E1分別為激光上、下能級的能量）的光子有放大作用，即對該頻率的光有增益。當增益G足夠大，能滿(mǎn)足閾值條件時(shí)，就在部分反射鏡端有波長(cháng)為6943×10-10米的激光輸出。
[說(shuō)明：25、26題為網(wǎng)上答案，25題需要記下光電倍增管的圖；26題為課本P24—P25，需要記下圖]。
27、縱向應用的KDP晶體的計算：
[需要看課本P99詳細介紹]
三、課件中出現的題目
1、如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計數器的示意圖，其中A為發(fā)光儀器，B為水平傳送帶，由電動(dòng)機帶動(dòng)做勻速直線(xiàn)運動(dòng)。R1為光敏電阻，R2為定值電阻，R1、R2串聯(lián)在電路中，電源電壓保持不變．每當傳送帶上有易拉罐擋住由A射向R1的光線(xiàn)時(shí)，R1的電阻值就增大，計數器就計數一次。則：
�。�1）當傳送帶上有易拉罐擋住由A射向R1的光線(xiàn)時(shí)，定值電阻R2兩端的電壓將________。（填“變大”、“變小”或“不變”）
�。�2）已知相鄰的兩個(gè)易拉罐中心之間的距離均為20cm，若計數器從易拉罐第一次擋住光線(xiàn)開(kāi)始計時(shí)，到恰好計數101次共用時(shí)間40s，則傳送帶的速度為多少m/s？
答案：（1）由題意可知，當傳送帶上有易拉罐擋住由A射向R1的光線(xiàn)時(shí)，R1的電阻值就增大，由于R1、R2是串聯(lián)在電路中的，當R1電阻值增大，R1分得的電壓就增大，R2兩端的電壓將變��；
�。�2）由v＝s/t＝(101-1)×0.2m/40s＝0.5m/s。
2、光敏電阻適于作為( B )
A、光的測量元件 B、光電導開(kāi)關(guān)元件C、加熱元件 D、發(fā)光元件
3、光敏電阻的性能好、靈敏度高，是指給定電壓下( C )
A、暗電阻大 B、亮電阻大C、暗電阻與亮電阻差值大D、暗電阻與亮電阻差值小
4、光與物質(zhì)的作用實(shí)質(zhì)是光子與電子的作用，電子吸收光子的能量后，改變了電子的運動(dòng)規律。由于物質(zhì)的結構和物理性能不同，以及光和物質(zhì)的作用條件不同，在光子作用下產(chǎn)生的載流子就有不同的規律，因而導致了不同的光電效應。以下是屬于內光電效應的有（ BCD ）。
A、光電發(fā)射效應B、光電導效應 C、光生伏特效應 D、光磁效應
5、在光線(xiàn)作用下，半導體的電導率增加的現象屬于( BD )。
A、外光電效應B、內光電效應C、光電發(fā)射 D、光導效應
6、以下幾種探測器屬于熱探測器的有：（ ABCD ）。
A、熱電偶型 B、熱釋電型 C、高萊氣動(dòng)型 D、熱敏電阻型
7、光電探測器的特性的微觀(guān)量-宏觀(guān)量描述是什么？
答：量子效率
單位時(shí)間單位光量子數產(chǎn)生的光電子數。
就是等量子光譜響應曲線(xiàn)中用光電子數代替電流或電壓。
8、光電信息轉換器件的主要特性：
答：1．光電特性―─IФ[光電流]＝F（Ф）[光通量]2．光譜特性―─IФ[光電流]＝F（λ）[入射光波長(cháng)]3．伏安特性―─IФ[光電流]＝F（Ｕ）[電壓]4．頻率特性―─IФ[光電流]＝F（f）[入射光調制頻率]
9、廚房宜采用哪種形式的火災報警探測器( C )
A、感溫探測器 B、火焰探測器 C、感煙探測器
10、圖像通信系統主要由圖像輸入設備、（ ABCD ）等組成。
A、編碼器 B、調制器 C、信道 D、顯示終端
11、光電子器件有哪些？
答：可分為有源器件和無(wú)源器件。有源：激光器、光放大器、探測器、光調制器、波長(cháng)轉換器。無(wú)源：光隔離器、光耦合器、光濾波器、光開(kāi)關(guān)、光衰減器、色散補償器、偏振控制器、偏振模補償器。
12.、何為大氣窗口，試分析光譜位于大氣窗口內的光輻射的大氣衰減因素。 答：對某些特定的波長(cháng)，大氣呈現出極為強烈的吸收。光波幾乎無(wú)法通過(guò)。而對于另外一些波長(cháng)的光波，幾乎不吸收，根據大氣的這種選擇吸收特性，一般把近紅外區分成八個(gè)區段，將透過(guò)率較高的波段稱(chēng)為大氣窗口。光譜位于大氣窗口內的光輻射的大氣衰減因素主要有：大氣分子的吸收，大氣分子散射，大氣氣溶膠的衰減.
13、何為電光晶體的半波電壓？半波電壓由晶體的那些參數決定？答:當光波的兩個(gè)垂直分量Ex￠和Ey￠的光程差為半個(gè)波長(cháng)（相應的相位差為p）時(shí)所需要加的電壓，稱(chēng)為半波電壓。
14、若取vs=616m/s，n=2.35，fs=10MHz， l0=0.6328mm，試估算發(fā)生拉曼-納斯衍射所允許的最大晶體長(cháng)度Lmax=?
解：
15、考慮熔融石英中的聲光布喇格衍射，若取l0=0.6328mm, n=1.46,vs=5.97×103m/s,fs=100MHz，計算布喇格角qB=?解：
16、闡述光源半導體激光器LD和半導體發(fā)光二極管LED的主要區別和作用。 答：LD和LED相比，其主要區別在于，前者發(fā)出的是激光，后者發(fā)出的是熒光，因此，LED的譜線(xiàn)寬度較寬，調制效率低，與光纖的耦合效率也較低；但它的輸出特性曲線(xiàn)線(xiàn)性好，使用壽命長(cháng)，成本低，適用于短距離、小容量的傳輸系統。而LD一般適用于長(cháng)距離、大容量的傳輸系統，在高速率的PDH和SDH設備上已被廣泛采用。
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