光电子学论文第1篇

关键词： 光电效应 爱因斯坦量子理论 微粒说 波动说

灿烂的阳光照亮了地球，给地球带来了生命和活力，人们之所以能看到五彩缤纷、瞬息万变的世界，是因为眼睛接收到物体的发射，反射或散射得光。那么光到底是什么呢？即光的本性是什么？这一直是学者们注意和探讨的中心。到了17世纪，由于光学得到了一定的发展，因而关于光的本性问题引起人们越来越大的兴趣。

一、世纪中叶至19世纪：光的微粒说和波动说

鉴于17世纪的水平，人们只能把光与两种传递能量的机械运动相类比，分别提出了关于光本性的两种学说：微粒说和波动说。光的微粒说认为光是由光源发射的一束微粒流。由此很容易解释直线传播定律和反射定律以及光在折射率较大的媒质中传播速度较快的结论。然而微粒说对干涉、衍射、偏振等现象的解释相当勉强。而光的波动说认为，光是一种特殊媒质――“以太”的波动。通过与机械类比，波动说很容易定性地说明干涉和衍射现象，但不能定量地说明干涉和衍射现象，甚至不能圆满地解释直线传播规律。因此，多数科学家在17和18世纪倾向于微粒说。

19世纪初，英国的杨氏（T.Yong）完成了著名的“杨氏干涉实验”，提出“干涉原理”。1815年，法国的菲涅耳（A.JFresnel）使用数学工具对光做了定量论证，提出了“惠更斯―菲涅耳原理”。该原理用波动理论完满地解释了光的直线传播定律，定量地给出了圆孔的衍射图形的强度分布。随后阿喇戈（D.Arago）用实验证明了菲涅耳理论，给予强力支持。1817年，杨氏明确指出，光波是一种横波，1850年，法国的博科（J.B.L.Foucault）公布了他在实验室中测定的光速数据，肯定了光在水（折射率较大）中的传播速度小于在空气（折射率较小）中的速度。自此，波动说的优势明显体现。

二、光电效应

1.光电效应的发现

在19世纪末，光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，取得了巨大的成功。但是，就在这时候，又发现了用波动说无法解释的新现象――光电效应。

光电效应是指在光的照射下物体发射电子的现象。它是赫兹在1887年最早发现的。赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，无意中注意到如果接受电磁波的电极之一受到紫外线照射，火花放电就变得容易发生。1888年，霍尔瓦斯（1859―1922）证实了这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。电子发现后，1902年，德国物理学家勒纳德（1862―1947）证明了这一荷电体即为电子。

随着研究的深入，勒纳德用各种频率的光照射钠汞合金时，发现了金属在某些频率的光照射下会发射出电子来，就好像这些电子被光从金属表面打出来一样。他对这一现象进行了系统的实验研究，并总结出了如下两条经验规律。

（1）当光的频率高与某一定值时，才能从某一金属表面打出电子来，被打出的电子的能量（或速度）只与光的频率有关，而与光的强度无关，电子的能量随光的频率的增高而增大。

（2）被打出的电子的数目与光的强度有关而与光的频率无关。

勒纳德首先将这一现象称之为光电效应。这两条实验规律用经典物理学的理论是无论如何解释不了的。按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关。因此，不论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都应该有足够的能量产生光电效应，极限频率的存在变得无法理解。

2.光电效应实验及规律

1887年赫兹在进行著名的验证电磁波存在的实验时发现，如果接收线路中两个小铅球之一受到紫外线照射时，两小球间很容易有火花跳过。此后，其他科学家进一步研究表明，这种现象是由于光照射在小锌球上，锌球内的电子吸收了光的能量而逸出球表面，成为空中自由移动电荷所造成的。这种由于光照射是电子逸出金属表面的现象称为光电效应，所逸出的电子称为光电子。

上图是研究光电效应的实验原理图及伏安特性曲线图。在高真空玻璃管内装有阴极K，在两极之间加上电压，阴极K不受光照时，管中没有电流通过，说明K、A之间绝缘。当有适当频率的光通过窗口照射到阴极K上时，使得有光电子逸出，在电场力作用下光电子飞向阳极A形成电流，这种电流称为光电流。电路中有电压表和电流计分别测定两极间的电压和产生的光电流大小。实验结果表明，光电效应有以下规律。

（1）存在饱和电流。图8.2.1-2是用不同强度，而频率相同的光照射阴极k时，得到的光电流I随电压V变化的实验曲线（称伏安特性曲线）。由图中可以看出，光电流随电压的增大而增大。然而，当加速电压超过某一量值时，光电流达到饱和。这说明单位时间从阴极逸出的光电子数目n是一定的，当光电流达到饱和值Im时，显然有Im=ne。如果增大光的强度，实验表明，在相同的加速电压下，饱和电流也增加，并且与光强成正比。这说明n与光强成正比。

（2）存在反向截止电压。由上图可知，只有当V=-V时，光电流才降为零，这个反向电压称为反向截止电压。这说明光电子逸出金属后仍具有一定的初动能，光电子甚至能克服反向电压飞到阳极，除非反向电压达到一定的程度。当入射光强改变时，截至电压不变，这意味着光电子的最大初动能与入射光强无关。

（3）存在截止频率（红限）。如果用不同频率的光照射阴极K，发现截止电压V，随入射光的频率的增大而增高，两者呈线性关系，如图，即V=K（V-V）。对于不同的金属材料，具有不同的K和不同的V值。实验还发现，当入射光频率低于某一临界值时，不论光强多大，也不论照射多久，都不会发生光电效应。此临界频率称为光电效应的截止频率。

（4）弛豫时间极短，从光照射到阴极K上，到发射出光子所需要的时间称为光电效应的弛豫时间，实验表明，只要频率大于截止频率，无论光照如何微弱，几乎在照射到阴极K的同时就会产生光电子，弛豫时间不超过10s。通过实验看到，光的经典理论在此时遇到了重重困难。

3.爱因斯坦的光量子理论及其对光电效应现象的解释

1905年爱因斯坦发表了论文“关于光的产生和转化的一个启发式的一个启发性观点”，成功地解释了光电效应并确定了它的规律。他以勒纳利总结出的光电效应的性质作为光的微粒说的依据，并且和德国物理学家普朗克的量子假设结合起来，提出了量子假说：他认为光（电磁辐射）是由光量子组成，每个光量子的能量E与辐射频率υ的关系是E=hυ。1916年爱因斯坦的光量子假说被实验所证实。1923年康普顿（Compton）散射实验再次提供有力的验证。至此，爱因斯坦的光量子假说克服了经典理论遇到的困难，成功圆满地解释了光电效应中观察到的实验现象。

三、光的本性

按照爱因斯坦的量子理论，频率为υ的光子具有的能量E和动量P：

E=hυ

P=hυ/c=h/λ

在以上两式中，等号左边表示微粒的性质，即光子的能量和动量；等号的右边则表示波动的性质，即电磁波的频率和波长。这两种性质通过普朗克常数h定量的联系起来。爱因斯坦公式表明，光子同时具有波动和微粒两重性。所谓“波动性”是指光场满足叠加原理，能产生诸如干涉、衍射这类体现波动性的现象；而所谓“微粒性”则指光子作为整体行为所呈现的不可分割性。光子只能单个整体被吸收或发射，不存在“半个”或“几分之一”个光子。交换光子的能量或动量只能用爱因斯坦公式给出的单元进行。

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波粒二象性并非光子单独具有的性质。1923年德布洛意（L.deBroglie）受到普朗克和爱因斯坦关于光的微粒性理论取得成功的启发，提出了微观粒子也具有波粒二象性的假设。他提出，伴随着所有实物粒子，如电子、质子、中子等，都有一种物质波，其波长与粒子的动量成反比：λ=h/p，式中h为谱朗克常数，这种波现称为德布洛意波，由上式所决定的波长叫做德布洛意波长。在一定的场合下，微观粒子的这种波动性就会明显地表现出来。例如让电子束穿过细晶体粉末获薄金属片后正像X射线一样也产生衍射现象。电子显微镜就是利用电子衍射的原理制成的。

在人们所习惯的经典图像中，波是连续的非局域的且扩展于空间；而粒子是离散的，集中于一点，如何把这两种截然相反的属性赋予同一实体？初看起来，很难想象。下面我们用单电子干涉实验来回答这个问题。电子杨氏双缝干涉是最典型的实物粒子干涉实验。这个实验表明，当少量电子通过仪器落在屏上时，其分布看起来是离散的、毫无规律的，并不形成暗淡的干涉条纹，这显示了电子的“粒子性”。但大量电子通过仪器时，则在屏上形成清晰的干涉条纹，这又显示了电子的“波动性”。

那么有人可能会问，双缝干涉条纹的产生（即粒子的波动性）是否由于大量粒子之间相互作用的结果呢？1949年毕伯曼等人成功地做了单电子衍射实验，结果表明，衍射图样的产生绝非大量电子相互作用的结果。

单电子干涉，衍射实验表明，波动性是每个电子本身固有的属性，电子的干涉（密度的重新分布）是自身的干涉，而不是不同电子间的干涉，或者说波动性和粒子性一样，是每个电子的属性，而不是大量电子在一起时才有的属性。若采用单个光子来代替实验中的电子。结果也完全相同。

四、光的波粒二象性

光的波动性和粒子性既对立又统一，波粒二象性是粒子性和波动性的统一应从两方面去理解。

1.光子的能量公式：E=hυ，式中的E是光子能量，是不连续的，一份一份的，量子化的。这是光的粒子性的特性，式中的υ是光波频率，它表现的是波动性的特性。

2.波粒二象性中的粒子并不是宏观的粒子，波也不是宏观的波，而是指微观的光子物质波，微观世界有其自身的规律，不能简单套用宏观世界的结论。个别光子表现粒子性，而大量光子表现波动性；低频光子表现波动性，而高频光子表现粒子性。

光的本性一系列的假设，从微粒说到光子说，从波动说到电磁说，到最后统一为波粒二象性，经历了几百年漫长而曲折的认识过程，以牛顿为代表的微粒说既有古希腊人的光粒子学说的痕迹，但又有所不同；麦克斯韦的电磁说使惠更斯的波动说摆脱了机械波的束缚，是人类对光的本性认识的一大飞跃，同样爱因斯坦的光子说又与牛顿的机械微粒有着本质的区别，因为光子说已不是经典的机械微粒，光子说的提出又是一大飞跃。

参考文献：

［1］吴强.光学.科学出版社，2006.

［2］赵达尊，张怀玉.波动光学.宇航出版社.

［3］中学物理教学参考，2005，（4），34，4.

［4］物理教师，2005，4，26.

［5］曾心愉等.光的波粒二象性，［J］.大学物理，1993，12，（9）.

［6］赵凯华，钟锡华.光学.北京大学出版社，2000.

光电子学论文第2篇

教学时间一课时。

教学目标

1.知识与技能

了解并识别光电效应现象。

能表述光电效应现象的规律。

了解光子的概念，会用光子说解释光电效应现象的规律。

理解光电效应方程。

粗略了解光电效应研究史实。

2.过程与方法

观察赫兹实验中的放电现象，体验发现的过程。

经历“探究光电效应规律”的过程，获得探究活动的体验。

尝试发现波动理论面对光电效应规律遇到的困难。

领略“观察、实验──提出假说──实验验证──新的假说……”的物理学研究方法。

3.情感态度与价值观

体验探究自然规律的艰辛与喜悦。

陶冶崇尚科学、仰慕科学家，欣赏物理学的奇妙与和谐的情愫。

学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，培养判断有关信息是否科学的意识。

教学用具

1.实验装置赫兹实验装置;光电效应现象演示装置。

2.多媒体课件;资料文字;赫兹实验装置示意动画;研究光电效应实验示意动画;光电效应的波动说描述与光子说描述动画;密立根证实光电方程实验示意动画;普朗克、爱因斯坦、密立根资料图片动画;

设计理念本课教材蕴含着十分丰富的教学内容：在知识方面，本课作为后牛顿物理两大支柱之一──量子理论的入门，涉及量子物理最基础的内容，同时，还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材。教材在知识陈述上较为浅显直接，而关于这些知识的“背景”，则是相当丰满、承赋人文，为实施“科学的人文教育价值”提供了很大的空间。基于教材特点，本教案设计“以人为本”，突出从赫兹发现光电效应，勒纳德研究光电效应规律，爱因斯坦提出光子说解释光电效应规律，到密立根实验验证光电效应方程，物理学家们上下求索三十年的历程，在让学生学到量子论基础知识与基本技能、发展微观思维方法的同时，获得物理课程文化的浸润与陶冶，体现物理教育在个性品质、好奇求知、质疑创新、科学美及责任心等方面的价值导向。

本课总体设计思想是：课堂教学以光电效应三十年精彩历程为线索，通过充分展示围绕“光电效应”所发生的发现现象、研究规律、提出假说、实验验证这样一个科学发现过程，在科学过程展示中推出学科知识，渗透科学思想方法，借助多媒体课件播放、实验装置重现现象及教师解说，着力于撼动青年学生崇尚科学的情感，弘扬深厚的物理课程文化。

教学过程全课以下列四个标题作引导，按历史的发展顺序展开教学活动。

(动画显示课题后，教师引入主题)

引入本课要学习的光电效应，在量子理论的发展中有着特殊的意义。人类对光的本性的认识，到麦克斯韦提出光是一种电磁波，光的波动说似乎已完美无缺了。然而，就是在证实电磁波存在的过程中，人们发现了光具有粒子性的重大事实，这就是光电效应现象。光电效应及其规律的研究，使人类对物质世界的观念发生了变革：大自然在微观层次上是不连续的，即“量子化”的，而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的!光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子论从理论上成功解决了光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦的理论，并获1923年诺贝尔物理学奖。光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为绚丽夺目的篇章。让我们翻开这炫目的一页，沐浴科学的阳光吧!

(屏幕切换显示四个标题)

一、赫兹意外发现光电效应

介绍赫兹实验动画显示赫兹实验示意图如图1所示。1885年，赫兹用如图1所示的装置来证实电磁波的存在：电磁波发生器是在两根铜棒上各焊接一个磨光的黄铜球，另一端各连接一块正方形锌板，它们共轴放置，两球间留有一空隙，它们相当于一个电容器，与感应圈连接，构成了LC电路，感应圈使两黄铜球聚集大量电荷，从而在空隙间产生电火花，形成高频振荡电流，辐射高频电磁波。与这个回路相距一定距离有电磁波接收器，是用一根粗铜导线弯成一开口的圆环，开口端各焊一黄铜球，之间有可作微调的空隙，这个接收器实际上也是一个LC电路。调节间隙改变接收电路的固有频率可与发射过来的电磁波产生共振，从而在接收器的空隙间观察到电火花。

介绍赫兹的发现并演示利用电火花实验装置，赫兹测量了电磁波速、进行了研究电磁波的反射、聚焦、折射、衍射、干涉、偏振等各种波现象的实验，大量反复地实验不但证实了麦克斯韦电磁波理论，同时意外地发现了表明光具有粒子性的一个重要现象：当发射器间隙的火光被阻隔时，原来接收间隙的火花变暗(如图3所示)，而用其他任何火花的光照射到接收器铜球，也能促使间隙发生电火花，进一步研究发现这一现象中直接起作用的是火光中的紫外线，当火花的光照到间隙的负极时，作用最强，这种情况下接收器间隙发生的电火花实际上是紫外线的照射使一极铜球上飞出电子到另一极铜球所形成，赫兹称之为“紫外光对放电现象的效应”，也就是光电效应。

演示光电效应现象动画显示光电效应演示仪原理如图4所示，课堂演示，引导学生观察在紫外线照射下，电流计指示电路中出现了电流。归纳什么是光电效应

(文字显示)

在光的照射下物体发射电子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子。

二、勒纳德研究光电效应现象的规律

引入赫兹的发现吸引了许多人去深入研究光电效应成因与规律，其中德国物理学家、赫兹的助手勒纳德的研究卓有成效。对光电效应的研究方向就是弄清其发生的条件。

介绍勒纳德实验研究原理动画显示勒纳德研究光电效应规律的实验装置如图5所示。当入射光照射到光洁的金属阴极K表面，就有光电子发射出来，若有光电子到达阳极A，电路中就有电流，所以可通过电流计了解用各种光照射阴极K以及对两极加不同电压时的光电流，从中摸索规律。

介绍勒纳德实验研究结果勒纳德通过实验总结出光电效应现象的重要规律：

(文字显示)

1.对各种金属都存在着极限频率和极限波长，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应。

2.光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大。

3.只要入射光频率高于金属的极限频率，照到金属表面时光电子的发射几乎是瞬时的，不超过10-9s。

4.发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

光电效应规律性的演示用如图4所示的光电效应演示仪演示(1)用红光、蓝光照射锌板时，不会产生光电流;(2)用玻璃隔断紫外线时，光电流消失;(3)光电流达到饱和后，改变电压，光电流不变，改变入射光强度，光电流增大。

设问1.用光的电磁波理论如何解释光电效应的发生?

2.波动理论可以解释光电效应发生时的规律吗?

讨论与总结请全班同学议论，由学生尝试定性解释光电效应后，教师概括辅以如图6所示动画显示：光到达金属表面时，连续的电磁波能量分布在其表面，振动的电磁场不断地“摇晃”金属表面的电子，一些结合最松散的电子被摇下来。

由学生提出现有理论与观察事实的矛盾后，教师整理为两大困难，并以文字显示。

矛盾波动理论解释实验事实

之一

之二到达金属表面的光能量连续地分布，对某个电子只能吸收其中很少一部分，应有一段时间积累到足够的能量方能从金属表面挣脱。

光波的振幅表征光能量大小，强光对金属作用足够长时间，有足够能量应该可以使电子从金属表面挣脱。光电效应是否产生存在极限频率(波长)而与光强无关，光电子最大初动能也只与入射光频率成正相关。

若能发生光电效应，即使光很弱，也是瞬间发生的

三、爱因斯坦提出光子论圆满解释

引入观察与理论的互动就是科学，观察是科学进程的开端，观察激发思考导致理论以解释观察结果，而理论又在新的观察中受到检验、引发新的理论，对观察结果进行解释或统一。

原来的电磁波理论与光电效应的实验事实不相符合，促使人们改变认识，构建新的思想框架来解释观察结果。1905年，爱因斯坦用突破性的量子化思想对光电效应做出了现在为科学界普遍接受的解释。

介绍爱因斯坦光量子假说教师介绍普朗克对电磁波辐射所作的量子化假设：振动物体的能量只能取特定的一组允许值。这种思想在当时并没有引起人们多少注意，但爱因斯坦敏锐地捕捉了这一思想闪光，并彻底贯穿到光的辐射与吸收问题中。

教师介绍光子说，并显示文字内容：

在空间传播的光(的能量)不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，一份光子的能量E=hv。

用光子说对光电效应规律作解释用如图7所示动画辅助描述光子说下的光电效应：光子像下雨一样落在金属表面上，打出电子，就像机枪子弹从混凝土墙上打下混凝土块一样。

解释极限频率的存在;

解释光电效应的瞬时性;

给出逸出功概念，用光电效应方程

(屏幕展示)解释光电子最大初动能只与入射光频率正相关;

解释光电流的强度与入射光的强度成正比。

小结在爱因斯坦提出光子模型后，用来解释光电效应变得出奇地简单明了，今天，我们中学生运用光电方程计算光电效应已不是什么难题，但在上个世纪初，科学家对量子化的物理却极不适应，爱因斯坦的独创性、物理洞察力和对简洁解释的追求使他在忙碌的1905年发表了相对论，成功解释了光电效应，建树起近代物理学研究的两座丰碑。

四、密立根精确实验证实光电效应方程

引入至此，研究光电效应的科学活动并未完成，爱因斯坦的光子假设与光电方程作为假说──一种有根据的猜测，一种尝试性的未经确认的看法，要上升为理论，要为人们认同──当时对这一假说的怀疑超过了狭义相对论，甚至包括普朗克本人也持反对态度，还必须经受实验的检验。许多物理学家都想方设法用实验测量普朗克恒量h，验证光电效应方程。

简介密立根的工作一直对光子假设持有保留的美国物理学家密立根，设计了高精确度的实验装置如图8所示，经过十年的试验，不断解决一些技术难点，终于验证了光电方程的直线性，并测出普朗克恒量h=6.56×10-34j·s，在事实面前，密立根服从真理，宣布爱因斯坦假说得到证实。科学就是严峻的怀疑态度和对新思想的开放态度的混合，科学常常会发生这种情况：科学家说：“那的确是个好论据，我错了。”然后真的改变想法，扬弃旧观点，科学就是这样进步的。

全课总结本课学习，我们了解了光电效应现象，了解了进行科学活动的方法。光电效应把我们带进了量子化的物理学，光电效应告诉我们理解微观世界要有新的观念，光电效应引领了近代物理学的发展，对哲学、文化和技术的影响深远。让我们怀着对量子理论先驱们的崇敬心情，从科学回到生活。

播放音乐与三位物理学家资料画像，如图9所示。

[课件简介]本课件采用PowerPointXP-F1ashMX制作，充分发挥PowerPoint媒体展示功能与FIashMX的强大的动画功能。其制作过程如下：

光电子学论文第3篇

关键词：光电子学；教学方法；教学改革；实践环节

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）11-0138-02

一、介绍

光电子技术是由光信息技术和电子技术的相互结合而形成的新的光电子技术，涉及光信息处理、光纤通信、激光技术等领域，是未来社会发展和进步的核心技术。光电子技术不仅研究内容非常广泛，而且也是未来信息技术中的重要推动力量，它包含光信号的产生、光信息的传递、光电信号的转换和处理和光电功能材料相关的内容，如：光电功能材料的发光机理、制备方法和工艺应用范围、光电器件的加工与制作和光电系统的集成等一系列从基础理论到实际工程应用等各个领域的研究。涉及光子学、光信息科学、电子学、材料科学、计算机技术等前沿学科理论，它是由多个学科之间的交叉而形成的一门高新技术学科。

光电子技术在经历上述学科之间的交叉渗透后，其技术水平和工程应用技术取得了很多突破，在社会发展中以及社会信息化中起着越来越重要的作用，光电子技术的相关产品也越来越多地影响我们的生活。目前，国内外正掀起一股光电子技术和光电子产业的研究和发展的热潮。一些国家把大量资金投入光电子学和光电子技术的研究和开发中，许多以光电子技术为研究方向的研究中心、实验室和公司越来越多的建立起来。光电子技术的发展决定了未来产业的发展方向，将给工业和社会带来比电子技术更大的技术冲击。光电子技术和产业在国家经济建设和科学持续发展中起到至关重要的作用。

因此，光电子学基础是光电子专业学生必备的基础知识，也是未来光电子产业需求的人才中需要掌握的重要基础知识。

二、课程特点及专业培养目标

光电子学基础是整个专业中的基础专业课程，在学生专业思想和未来培养目标及要求的实现上发挥重要的作用，也是未来该专业研究生必需的基础课程储备。该课程注重理论联系实际，注重对学习者能力的培养，重点培养学生综合分析、解决问题能力，为将来从事光电技术领域的科研、开发和应用工作奠定基础。

我们的培养目标为：培养在光电子技术科学领域具有深厚的理论基础、扎实的专业知识和熟练的实验技能，德、智、体全面发展的高级光电子技术科学人才，使学生具有在光学、光电子学、光通信技术、激光科学、光波导与光电集成技术、光信息处理技术、计算机应用技术等领域开展创新性基础理论研究以及从事设计、开发应用和管理等工作应具备的理论和技术基础。因此，基于我们的专业培养目标和光电子学基础课程的自身特点，我们在教学过程中进行了改革探索。

三、教学改革探索

1.教学内容改革。①授课体系和讲授重点。该课程根据学生培养需要，从光电子器件和光电子技术在未来工程应用的需要的角度出发，研究原理及系统构成在光电检测技术、光纤通讯领域中的常用光电器件的技术。重点讲述光学基础、光纤通讯的构成、半导体物理、光纤器件、光电子现象和光电转换器件，重点讲解光电子器件的结构、工作机理、工作特性和在工程技术上的具体应用。为了更好地将所学应用到未来的技术发展上，对各类光电器件的系统集成、信号的调制、解调技术也作了详细的讲解，同时给出在工程中的实际例子。②课堂教学内容紧跟科学发展的步伐。光电子课程的教材对于快速发展的光电子技术来说，既是基本的原理内容，但又是滞后的技术，若授课时只是按照教材内容讲解，往往会带来知识不新、内容与技术发展脱节的后果，易使学生对该课程的学习积极性和兴趣下降。因此，在教学过程中补充和及时更新教学内容，增加一部分现代光电子技术的发展前沿、新出现的技术及需求，从而能给学生提供更多的学习探索和求真的空间。③加强该课程与应用技术之间的联系。专业基础课程的基本功能是让学生了解和掌握所学专业的发展方向，培养的学生能在以后的学习中、工作中涉及光电子技术方面上进行继续学习和钻研。因此在给同学们讲解课程中的内容时，要与现代信息技术的发展紧密结合。针对在光电检测技术、激光应用技术、光纤通讯技术等内容进行重点讲解，结合当前社会已有的需求的技术发展进行讲解，使该专业的学生明确所学课程内容在技术应用、研究发展及市场前景，对未来的从事的专业充满信心。④为了更加与国际接轨，尝试了双语教学。在平时提供给学生光电子相关的外文读物和论文，指导学生学习专业词汇，在课堂中进行讲解，开阔同学们的视野，引导学生进行初步科研潜力的培养和学习，调动学生的积极性，引导他们进行文献学习，进一步了解国外光电子技术的发展现状，激发兴趣。⑤教学内容与市场技术应用及需求的结合。结合本校本地区特点，系统规划、组织，实施产、学、研一体化模式。针对光电子技术和光电子产业市场密切联系的特点，在课程内容上跟上市场技术需求，结合本地区经济发展的实际情况，培养既有专业知识和跨学科知识，又有极强的实际操作能力、适应性强的学生，全面提升学生的理论素养和实践能力，增强学生在未来光电子产业上的竞争力。

2.教学方法探索。①充分利用多媒体技术进行教学，利用多媒体课件在表达上形象直观、方便，在效率上和容量上很大的特点和优势。既能使课程中的各种图片资料得到清晰展示，还能节约课程上的时间，从而能在课堂教学中讲解更多的课程内容，较大地提升了授课中课堂的信息量。因此我们认真积极地制作教学课件，充分利用网络上丰富的信息资源，并与兄弟院校的老师展开课程教学交流，共享多媒体课件。极大地激发学生对该门课程的学习兴趣。②采用课堂教学和专题讲座结合的教学方法。在进行课堂理论教学的同时，利用其他时间安排、组织团队教师举办《光电子技术专题讲座》，开展光电子技术专题研究，如液晶显示、光电转换及系统集成、光纤传感及应用和近场光学中的探测技术等，既能强化学生所学的基础理论，又能激发学习兴趣，培养学生的科研意识。吸引学生参与到大学生训练计划和参与到老师研究的课题中，提前打下科学研究基础。③在方法改革中，在富有开放性的问题情境中进行实验探究。对参与到老师研究的课题或参加大学生训练计划的老师，帮助学生制定合理的研究计划，选择合适的研究方案和方法，积极发动研究光电子技术的老师，为这些同学们提供必要的实验条件，由学生自己动手去实验，考证研究方法和方案，来寻求实验结果中的答案。这时，教师起到的是一个组织者的角色，指导、规范学生的探索过程。这样的过程，不仅仅是要让学生学量的知识，更重要的是要学习科学研究的过程或方法。

3.教学实践环节探索。在光电子学基础课程中，本来并没有设置时间环节，而且多数放置在大三或大四学习，实验环节很少开始。我们为了能够更好地提升学生实践技能和掌握技术设备的结合，先在原有课程体系中安排三分之一的时间来安排实践环节，开设具体的、有针对性的实验内容，让同学们能更有效地了解、认识和掌握知识和技能。在普通物理实验、电子实验和光学实验的基础上，开设如固体光电子耦合器件、热电耦器件、发光器件及光子器件。对光通讯系统的传输和光电子器件的作用有了直观的认识和理解。在此基础上，结合地方实际，联系相关光电子产业中的企业，组织学生进行参观学习，从而让学生自己体会从书本上理论到实验实际，再从实验实际再到光电子技术，从光电子技术再到光电子商品的过程，能一下子把整个知识到技术到效益的过程展现在同学们的内心中，从而更能培养和激发学生兴趣，也能将培养目标中的产业式人才完成，弥补普通高等教育中最缺失的人才与市场的不对接的不足。

4.教学目标实现探索。在光电子学基础课程改革中，把教学目标从以知识教育为主转变为实现人才培养和科学人才需求的融合，培养具有创新、探索精神的新时代新型人才。长时间以来，我们在教学过程和专业培养中，存在着理论与实际技术需求的相脱离的现象，造成理工科学生对于市场技术需求常识缺乏。我们把教学内容、教学方法和教学实践环节都做了有意义的初步探索。进一步增强了理论学习到实践环节、实践环节到市场技术发展的学习过程，极大地激发和培养学生的学习兴趣，为将来从事该专业打下坚实的基础和牢固的信心。在近三年中，我们培养的本科毕业生就业率95%以上，该专业毕业生考研成功率30%以上，使光信息科学与工程专业的学生形成了良好的学习氛围，形成了争赶超的局面。同时，针对光信息科学和工程专业的学生，我们注意在进行科学知识教育的同时注重培养市场技术需求方面的培养，增加了企业参观及动手实践等环节，同时讲授在科学研究中人文素养培养的重要性，从而使之潜移默化地对学生进行自然的而不是勉强的人文教育。

参考文献：

[1]陶然，王越，单涛.信息对抗技术专业人才培养模式研究[J].中国电子教育，2008，（4）3：9-43.

[2]张向华.专业课教学应遵循的教学规律[J].辽宁教育学院学报，2014，（4）：71.

[3]陈小刚，陈俊风，林善明.《光电子技术》课程设计改革的探索[A].光电技术与系统文选[C].2005.

[4]梁红兵.提速光电子技术与产业[N].中国电子报，2001.

[5]柴金华.《光电子学基础》课程“两结合”与“三要素”教学内容的研究与实践[A].中国光学学会，2010年光学大会论文集[C].2010.

光电子学论文第4篇

关键词：电子科学与技术；光电子技术；教学改革；实践创新

作者简介：邸志刚（1975-），男，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，讲师；贾春荣（1977-），女，河北唐山人，河北联合大学电气工程学院，副教授。（河北 唐山 063009）

基金项目：本文系河北联合大学教育教学改革重点项目的研究成果。

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）07-0059-02

21世纪，随着现代科学技术的飞速发展，人类历史即将进入一个崭新的时代──信息时代。其鲜明的时代特征是，支撑这个时代的诸如能源、交通、材料和信息等基础产业均将得到高度发展，并能充分满足社会发展及人民生活的多方面需求。信息科学的基础是微电子技术和光电子技术，它们同属于教育部本科专业目录中的一级学科“电子科学与技术”。专家预言，光电子技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。因此，本世纪将是微电子和光电子共同发挥越来越重要作用的时代，是电子科学与技术飞速发展的时代。

电子科学与技术对于国家经济发展、科技进步和国防建设都具有重要的战略意义。为了我国电子科学与技术事业的可持续发展和抢占该领域制高点，必须统筹教育、科研、人才等各种资源和要素，而其中的人才培养是极其重要的环节。经过对比研究其他院校对电子科学与技术专业的教改研究，本文根据当前的社会现状，结合河北联合大学实际对电子科学与技术专业的培养方案进行改革初探。

一、培养方案制订的原则

目前，我国高等教育正从精英教育转向大众化教育。招生规模扩大的同时，教育质量正遭受严峻的考验。高等教育的目的是为国家培养具有良好的思想道德素质、扎实的基础理论知识、宽广的科学技术知识面、良好的创新意识和创新能力的高素质人才，以适应社会发展的需要。为此，加强人才培养是一个复杂而重大的工程。

培养方案主要包含专业培养目标和专业建设思路两大部分。专业培养目标首先要符合当前社会发展需要，其次要符合学校本专业的实际情况，最后再考虑专业、师资情况。

目前，电子科学与技术专业的毕业生基本上是供不应求，特别是高层次人才稀缺。但是，电子科学与技术产业存在着分布不均、分类较细、进展迅速、产业结构多样化等特点。因此，社会需求与本专业毕业生层次结构之间的供需矛盾会持续一段时间。此外，光电子技术产业得到了国际社会的极大关注，经过光电子技术市场产品的整合，目前光电子技术市场重新步入上升轨道，后期发展将主要受市场影响。[2]我国对光电子技术的发展高度重视，2010年我国以光电子技术为指导的信息产业形成了5万亿美元的规模。

河北联合大学电子科学与技术专业自2002年开始招生，到目前为止共培养出10届本科毕业生。毕业生的反馈意见成为专业培养目标制订的重要影响因素。此外，在学生培养方面，注重学生综合素质的提高，特别加强对学生实践创新能力的培养。

电子科学与技术专业教师中光电子方向占大多数，微电子方向占少数，另有电子材料、自动化控制等研究方向。

二、培养方案的制订

培养方案的制订在综合考虑社会需求、学校及专业实景情况的基础上，首先进行充分的社会调研、分析，然后通过对天津大学、清华大学、燕山大学等院校充分调研，最终确定合理的专业培养方案。

1.培养目标

以培养研究应用型高级人才为目标，以适应当前社会主义现代化建设及信息产业化的发展需要，使学生具有良好的思想道德和科学文化素质；拥有扎实的自然科学基础知识和宽广的专业知识；具备创新、实践及跟踪掌握新理论、新知识、新技术的能力，能够在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域从事系统研发与设计、运行维护等工作。

2.专业建设思路

针对电子科学与技术专业现状，综合考虑社会市场需求、专业师资及毕业生反馈意见，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路。

（1）专业课程体系建设。专业课程体系的建设，首先以专业培养目标为准绳，进行模块化课程设置，调整课程内容，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，以光纤传感体系和光电检测体系为核心，从而使专业课程体系具有前瞻性、针对性和可操控性，进而保障人才培养目标的实现。

1）优化培养方案。根据国家对光电子、微电子人才培养内容和方式的要求，不断优化培养方案，使其既符合教育部颁布的“电子科学与技术专业规范”，又能充分体现学校的特色。优化的出发点是：光电子和微电子产业及工程应用对人才的需求；遵循专业发展规律；突出知识面、素质和能力的培养；制订与时俱进的培养方案和体系。

2）课程教学内容建设。为使课程教学建设与专业特色一致，体现光电子、光纤传感与检测的专业特色，由教授和学科带头人牵头建设光纤传感与光电检测课程体系。光纤传感课程体系包括传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光纤技术、光纤传感技术等课程；光电检测课程体系包括传感器原理及应用、传感器原理及应用、应用光学、激光原理与技术、光电技术和光电检测技术等课程。此外，为使课程内容充分反映相关产业和领域的新发展、新要求，减少陈旧内容，删掉了热力学统计物理、数理方法、物理电子学、集成电路设计基础、集成电路工艺仿真等课程。

3）教学方法及手段改革。为了实现专业人才培养目标，专业教师发挥各自才智，加强与学生沟通，集思广益，对教学方法和手段进行改革探索。例如对晦涩难懂的专业基础课、深奥抽象的专业课进行多媒体教学，以加深学生的理解，促进学生理论知识的学习。另外，对光纤传感技术课程进行双语教学，让学生学习理论知识的同时，加强专业英语的学习和运用，为后期阅读国外资料进行充分的准备。

（2）专业特色。河北联合大学电子科学与技术专业为适应现代化信息技术产业的发展，形成以光电子技术为主、微电子技术为辅的专业方向，具体特色如下：

1）课程体系设置。课程体系分为通识教育平台、学科基础平台和专业教育平台三大部分，包含光纤传感技术、光电检测技术及半导体制造技术三个主干学科，所有课程共198.5学分。其中通识教育思想政治教育类课程、大学英语课程、体育、大学语文、计算机基础及学科导论共55.5学分，占28%；学科基础平台主要指公共基础课和专业基础课，共74学分，占37%；专业教育平台是专业课，共63学分，占32%；另外还有创新实践环节，6学分，占3%。

2）学生培养。在夯实专业基础知识、拓宽专业知识的基础上促进学生的个性发展，加大力度培养学生的创新意识及能力，定期聘请校外专家为学生作学术前沿报告，使学生掌握本专业科研动态的同时，在开设专业英语及双语教学的基础上鼓励学生阅读外文一手文献，以激发学生的创新意识，使其创新能力得到大幅提高，培养学生在光纤传感、光电检测及半导体制造等领域的研发能力和应用实践能力，并能够进行相关的系统分析、设计、优化及维护。

3）实践教学。突出光电子技术应用，加强学生实践能力的培养。在培养方案中增加电子技术、光电子技术系统设计的实践训练。电子技术实践训练包括电工电子实训、电子技术课程设计和专业生产实习。光电子技术实践训练包括光电工艺实习、专业生产实习、光纤传感系统课程设计以及综合性课程设计。通过这几项实践训练，学生能够在电子技术领域、光纤传感及光电检测领域具备足够的实践能力。此外，为了让学生尽快将理论知识转换为实践能力，学校组织学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组大赛等活动，从而培养学生的知识综合运用能力、创新能力和解决实际问题的能力。

三、改革效果

1.优化了课程体系，提高了教学质量

专业的培养目标及方向确定以后，围绕培养目标组建了课程建设小组，并请天津大学电子科学与技术专业专家教授进行指导，进而建立结构合理、条理清晰、方案可行的课程体系，相对而言大大提高了课程的教学质量。

2.学生夯实了专业基础，拓宽了专业知识，加强了实践技能

课程体系优化以后，学生入学后对培养方案及目标非常明确，从而使得学生能够妥善处理各门课程之间的关系，抓住核心，适当拓展，使所学理论知识成为体系。与此同时，通过竞赛及光电兴趣小组引起学生的求知欲，以此激励学生加强理论知识的学习，促使学生自发地将理论知识和实践环节有机结合起来，使二者相辅相成、相互促进。

3.培养了学生的创新能力及科研思维

在教学过程中强调基础知识的灵活运用及实践创新案例讲解。其次，组织并指导学生参加飞思卡尔智能车大赛、光电兴趣小组及各项实践环节。这样有效提高学生对专业知识的理解与应用能力，从而使得学生的创新能力及科研思维得到了培养及提高。在2012年飞思卡尔智能车大赛中，电子科学与技术专业的组队获得了国家一等奖的好成绩。

4.提高了就业率和考研率

通过加强学生的理论基础知识、完善其知识结构，并且实践能力及创新能力都得到很大提高，使得学生的竞争力得到大大加强，并得到企业和其他高校的认可，刺激了学生的求知欲和创新欲，从而提高了就业率和考研率。

四、结论

电子科学与技术专业作为教育部为适应市场需要而确定的一个新专业，其发展任重而道远。结合河北联合大学本专业的实际情况，提出关于“增强光电子特色，优化专业课程体系改革”的建设思路，“夯实专业基础、拓宽专业知识、加强实践技能、突出光电子应用”的培养主线，对本专业的建设方案及培养体系进行优化改革，加强了师资队伍建设、专业课程体系建设，并在此基础上对教学方法和手段进行改革，从而提高教师的教学水平，加强学生的理论基础，完善其知识结构，提高其实践及创新能力，实现了教学科研相辅相成、教学相长的目的。

参考文献：

[1]电子科学与技术专业教学指导分委员会.电子科学与技术专业发展战略研究报告[J].理工科通讯，2007，（6）.

[2]徐文彬.应用型电子科学与技术专业人才培养方案的思考[J].新课程研究，2011，（8）：20-21.

光电子学论文第5篇

【关键词】光速不变;单链式;定向振荡

1.引言

物理学是一门研究物质运动变化规律的科学，牛顿从宏观物体的运动变化中总结出了三大运动定律，创立了经典力学，成为物理学的开山鼻祖。麦克斯韦研究电场和磁场运动变化的规律，在前人的基础上总结出了电磁场理论。爱因斯坦研究光运动变化的规律，在麦克耳孙和莫雷的干涉实验以及光行差实验等的基础上，发现了光速不变原理，并创立了相对论。

普朗克通过研究黑体辐射中不同频率的电磁波运动变化的规律，发明了量了论，后来的物理学家们在此基础上发展出了量子力学和量子电动力学，创建并完善了标准模型理论。很多物理学家穷其一生，试图把相对论和量子理论结合起来，建立大统一理论。然而，相对论和量子理论就像一头大象的鼻子和尾巴，它们不但形象各异，而且总是各朝一方，即便免强拼凑在一起也并不是一头完整的大象。

2.相对论和量子理论的局限

爱因斯坦是在光速不变原理的基础上创立相对论的，但爱因斯坦并不能解释光速为何不变。一些相对论专家说光速不变是四维时空的一种自然表现，这种说法有点牵强。四维时空观是爱因斯坦在研究有关光速不变的实验后形成的一种观念，这些实验都只涉及到光波，至今为止，人类还没有办法把一些实物粒子，如电子、原子、分子等，加速到光速， 也就不知道这些实物粒子的速度能不能达到或超过光速。我们不能因为还没有办法把一个电子加速到光速就断定电子的速度不能达到光速，人类目前还做不到的事情并不意味着未来的人类也做不到，未来总是充满各种可能性的。既然我们还没有法办把实物粒子加速到光速，我们就无法知道光速不变原理是否适用于实物粒子，还是只适用于光子，更无法知道光速不变原理是否适用于宏观的物体。

光速不变原理提出，在每个惯性系中，真空中的光速各向同性，与光源的运动无关，也与光的频率无关。一艘在水面上静止或匀速运动的船可以作为一个惯性系，倘若这艘船 永不停息地做毫无规则可言的运动，船的速度和方向总是在不停地变化，那么，这艘船就不能作为惯性系了.在微观世界中，每一个物质粒子如电子、原子、分子等，都在永不停息地做毫无规则可言的运动，没有一个粒子相对于另一个粒子是静止或匀速运动的，只有粒子本身相对于粒子是静止的，用来描述宏观世界的惯性系在微观层次上根本就不存在。我们都知道，激发光的是电荷，吸收或反射光的也是电荷，我们之所以能够看见光，就是因为光驱动了我们视觉神经中的电荷。我们不可能选择一个电荷来做惯性参考系，而电荷激发出的光必须与另一个电荷相互作用才能被观察到。爱因斯坦从宏观的角度来研究光运动变化的规律，认为从光源激发出的光传到物体上的过程就像从大炮发射出的炮弹射到物体上的过程一样，这是错误的。光的本质是在电荷之间传播的电场力波（即电磁波）。要想弄清楚光速不变的真正原因，就必须弄清楚电场力的产生机理和传递方式。

相对论和量子理论都认为光是从光源发射出去的一种物质，就像炮弹从大炮中发射出去那样，之所以得出这样的观点，是因为相对论和量子理论的创立者们都没有认识到，一个电荷和它的电场实际上是一个独立于其它电荷和电场的具有无限延伸性的不可分割的整体。我们不可能把一个电荷从它的电场中分离出来，一个电荷无论如何运动，这个电荷的电场都不会脱离这个电荷被发射出去，一个电荷的电量是恒定不变的。从本质上来讲，一个电荷的电场是由无数与电荷有关联的物质在宇宙空间中延绵分布形成的一个具有无限广延性的不可分割的物质体系，光速不变是是电荷的电场具有无限广延性的一种表现[1]。

电荷电场的广延性与引力场的广延性类似。两个物体之间，无论距离有多远，它们都处在对方的引力场中，都受到对方的引力作用。同样地，两个电荷之间无论距离多远，它们都处在对方的电场中，都受到电场力的作用。量子理论认为，引力是质点间互相交换引力子产生的，电场力则是电荷之间互相交换光子产生的。这种观点并不正确。假设有N个质点与质点A的距离相等，质点A与这N个质点同时有引力作用，即质点A有N个引力子同时与这N个质点交换。当与质点A距离相等的质点增加到2N个时，质点A就必须拥有2N个引力子同时与这2N个质点交换。无论与质点A的距离相等的质点增加到多少个，质点A与这些质点之间都同时存在引力相互作用。以此类推，任何一个质点都同时拥有无穷多个引力子，显然，这是错误的。

电荷电场的广延性使得任何一个电荷都可以同时与无数个电荷产生电场力，假如电场力是电荷之间互相交换光子产生的，那么，每一个电荷都必须同时拥有无数个光子，显然，这是不正确的。

无论是相对论还是量子理论，都没能正确地解释电场力的产生机理。

电场力是电荷和它的电场原来的平衡状态被引入电场中的电荷打破，导致构成该电荷电场的所有物质都有以引入该电荷电场中的电荷为中心重新分布的趋势产生的一种力，是大量构成电荷本身电场的物质对电荷直接产生的力。任何一个电荷受到的电场力都是通过构成该电荷本身电场的物质来传给电荷的，而电荷的电场是随着电荷一起运动的。在没有外力的作用下，或是合外力等于零的情况下，电荷和它自身的电场总能保持步调一致的运动状态，这时，可认为电荷和它的电场是相对静止的。从宏观的角度来看，在每一个惯性系中，每一个电荷和它的电场都可以保持步调一致的运动状态，每一个电荷相对于它的电场都是静止的，这必然导致在每一个惯性系中，每一个电荷接收到的电场力波即光波在真空中的速度各向同性，即光速不变。

由上述可知，电荷电场的广延性是我们观察到的真空中的光速恒定不变的原因。

3.定向振荡电流与单链式电磁波

与引力波类似，电磁波本质上并不是从波源中发射出的一种物质，而是在电荷之间传播的电场力波。无论是电场还是磁场，或是交替变化的电磁场，都是通过电荷或电流的运动变化来表现的。麦克斯韦首次提出了位移电流的概念，并预言了电磁波的一种形式――双链式。但受到当时条件的限制，麦克斯韦没能预言出电磁波的另一种形式――单链式。只有引入“定向振荡”这个全新的物理概念才能够形象地描述单链式电磁波。在现代汉语词典中，振荡的含义有两种，一种指振动;另一种指电流的周期性变化。电流的周期性变化可分为两种，一种是电流的大小和方向都做周期性变化的，叫做双向振荡;另一种是电流的方向恒定不变，电流的大小做周期性变化的，叫做定向振荡，也称单向振荡。双向振荡电流激发出的是双链式电磁波，双链式电磁波在空间中传播时产生的位移电流都是双向振荡的位移电流，即位移电流的大小和方向都是周期性变化的。双向振荡的位移电流产生的感应磁场也是双向振荡的，即磁场的大小和方向都做周期性变化的。双链式电磁波在传播过程中遇到导体，会使导体受到一个场强大小和方向都做周期性变化的双向振荡的感应磁场的作用，产生同频率双向振荡的感应电流。

有的单向振荡电流激发出的是双链式电磁波，比如交流和恒流混合形成的单向振荡电流。有的单向振荡电流则能够激发出单链式电磁波，比如将高频交流经过特殊的整流后形成的单向振荡电流。[2]

单链式电磁波在空间中传播时产生的位移电流都是单向振荡的位移电流，即位移电流的方向恒定不变，位移电流的大小做周期性变化的。单向振荡的位移电流产生的感应磁场也都是单向振荡的，即磁场方向恒定不变，场强大小做周期性变化的。单向振荡磁场也称定向振荡磁场。

单链式电磁波在传播过程中遇到导体，会使导体受到一个磁场方向恒定不变，场强大小做周期性变化的定向振荡的感应磁场的作用，产生同频率定向振荡的感应电流。

让两列时间相差T/2（T表示定向振荡电流定向振荡的一个周期）的等幅同频率的超高频单链式电磁波经过等长的路径后叠加，便可在空间中合成超低频定向振荡的无源 的磁场。因为这种定向振荡磁场是无源的，且只能表现出单个磁极的力学效应，因此叫做磁单极量子，也称单极光子。[3]将通恒定电流的导体放置在由两列时间相差T/2的超高频单链式电磁波经过等长的路径后叠加形成的超低频定向振荡磁场中，导体就会产生大小和方向都不变的电磁力。因为这种电磁力是由空间中无源的定向振荡磁场对恒定电流产生的，可驱动引擎前进。这就是能够进行星际跃迁的光速飞船所采用的大推力量子引擎技术的原理。[4]

4.结语

相对论和量子理论是20世纪物理学取得的两项重大的成果，这两项理论的创立极大地促进了科学技术的发展和人类文明的进步。但是，相对论和量子理论即是现代物理学的两大支柱，也是横旦在人类面前的两座大山。这两座大山都高耸入云，看似不可逾越。很多人望而却步，只得拜倒在山脚下，只有少数不畏艰险的勇者敢去翻越。这些勇者有的迷失在山中，有的跌入了深渊，谁能够第一个翻越过去，谁就会成为新大陆的发现者，人类文明史也将因此翻开崭新的一页。

参考文献

[1]李昌颖.引力场与静电场的广延性与超光速原理[J].电子世界，2014.

[2]李昌颖.光分解与光振荡形式变换的探究[J].电子世界，2014.

光电子学论文第6篇

关键词：基本力 光电效应 光 太阳引力 波粒二象性

中图分类号：O413 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

Exploring the quantum field theory of gravitation is missing

He Zhihong

（Shanxi Coking Coal Taiyuan， Shanxi Xishan Coal and Electricity Group 030053）

Abstract： Because the gravity in the micro physics community action is extremely weak， often be ignored. Light as an important part of the micro physical world， is actually the sun's gravity at work. Light is the gravity of the sun. In this paper， through the research of the photoelectric effect， analysis of the gravity of the sun in which the role， optoelectronic， photonic， photons are electronic. Blackbody radiation is due to the gravity of the sun caused the blackbody within the particle acceleration motion friction heat and energy. The uncertainty principle because of the sun's gravitational intervention leads to. And explains the wave particle duality of two like according to the characteristics of solar gravity wave. That celestial gravitation is the fundamental reason of electron oscillations， is a prerequisite for any other force plays a role.

Keywords：fundamental force；Photoelectric effect；Light；The gravity of the sun；wave-particle duality

科学家们将量子理论和狭义相对论融合，形成了量子场论DD这也是人类到目前为止可观测和证明的最终理论。量子场论的主要思想：第一，量子场由粒子构成；第二，量子场整体呈现波动能量。量子场论将自然界三种力DD弱力、强力和电磁力统一起来，并将三族微观粒子结合起来，形成粒子物理学家的标准模型。然而，自然界第四种力DD引力始终没有融合到量子场论里。

1 问题的提出

笔者试图从布朗运动的特性中寻找引力（根本上是天体引力）的踪影，从而弥补量子场论的缺憾。布朗运动是指浸入液体中的花粉颗粒做无规则运动的现象，呈现一种随机涨落。科学家们都认为是由于分子热运动撞击颗粒的缘故。大家知道太阳和月亮引力的共同作用可以造成地球上海洋的潮涨潮落，那么笔者就想做一个大胆的假设，即使太阳和月球对微观界粒子的引力再微小甚至可以被忽略不计，难道就不能使"布朗颗粒"随机涨落吗？薛定谔在《生命是什么》里介绍了几种布朗运动的试验，发现有一部分粒子始终不受加热、降温、磁化等外界因素的干扰，呈现一种上升的趋势。这难道不是由于天体引力的作用大于地球引力的作用造成的吗？

太阳的光在微观物理界具有极其重要的地位，但我们都被披着五色光环的光所迷惑了。笔者认为人的意识对光和颜色只是对不同引力的一种感觉，意识在形成初期感受到的只是引力（万有引力，物与物之间的、太阳的、月亮的乃至整个天体的），渐渐地进化到意识把引力强的当做光线强的，引力弱的当做光线弱的，而不同的颜色恰是对应着不同的引力频率。色盲者与正常人的颜色感觉不一样，正说明颜色只是人的眼睛意识的感觉而已。因此要在微观物理界谈论引力，就必须把光与太阳引力视为一体。这么一说的话，引力在量子场论中不但没有缺失，而且还在发挥着至关重要的作用。

2 关于基本力的解释

百度百科：基本力即自然界的四种基本力：万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。电磁力是电荷、电流在电磁场中所受力的总称。另外两种力，即强核力和弱核力（强力和弱力），不遵守平方反比律，作用程很短，其影响仅及于一个原子核大小的范围。强力直接作用在夸克之间，使它们结合成强子，包括原子核中的质子和中子。四种力相对强度的差别很大。如以强力的强度为1单位，则电磁力的强度正好是强力强度的百分之一，弱力的强度是强力强度的百万分之一，而引力的强度是强力强度的100万亿亿亿亿分之一。这意味着，引力的微弱如此惊人，致使它在粒子对或几个粒子之间的相互作用中实际上不起任何作用。但在四种力中人们最先加以研究的却是引力，而且艾萨克・牛顿建立了圆满的数学理论来描述它。

关于万有引力的本质是什么，牛顿认为是一种即时超距作用，不需要传递的介质。相对论中，爱因斯坦则认为是一种跟电磁波一样的波动，称为引力波。

电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

在空间传播着的交变电磁场，即电磁波。它在真空中的传播速度约为每秒30万公里。电磁波为横波。通过不同介质时，会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波，还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少，电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。

小结

（1）电子之间的引力很小，实际上不起任何作用。

（2）天体引力对电子的作用未提及。

（3）电磁波是波，天体引力也是波。

（4）辐射是电磁波的一种表现形式。太阳引力对人体的照射作用也表现为一种辐射，其实是太阳引力导致人的皮肤内的粒子加速活动，摩擦生热形成的一种感觉。

（5）光做为太阳引力的表现，具有折射、反射、绕射、散射及吸收的特性，光就是太阳引力！

（6）电磁力有波谱，太阳引力也有波谱并可归入电磁力可见光部分。

3 关于“光电效应”的解释

维基百科：光电效应是指光束照射在金属表面会使其发射出电子的物理效应。

1887年，赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，偶然发现了光电效应。赫兹用两套放电电极做实验，一套产生振荡，发出电磁波；另一套作为接收器。他意外发现，如果接收电磁波的电极受到光线的照射会放射出火花，特别是紫外线的照射，火花放电会变得更容易产生。曹天元讲的更有文学性，一旦有光照射到那个缺口上，那么电火花便出现得容易一些。当光照射到金属上的时候，会从它的表面打出电子来。原本束缚在金属表面原子里的电子，不知是什么原因，当暴露在一定光线之下的时候，便如同惊弓之鸟纷纷往外逃窜，就像见不得光线的吸血鬼家族。对于光与电之间存在的这种饶有趣味的现象，人们给它取了一个名字，叫做“光电效应”。

赫兹的论文《紫外线对放电的影响》发表后，引起物理学界广泛的注意，许多物理学家进行了进一步的实验研究。

其中包括威廉・霍尔伐克士、奥古斯图・里吉、亚历山大・史托勒托夫等等。他们进行了一系列关于光波对于带电物体所产生效应的研究调查，特别是紫外线。这些研究调查证实，刚刚清洁干净的锌金属表面，假若带有负电荷，不论数量有多少，当被紫外线照射时，会快速地失去这负电荷；假若电中性的锌金属被紫外线照射，则会很快地变为带有正电荷，而电子会逃逸到金属周围的气体中，假若吹拂强风于金属，则可以大幅度增加带有的正电荷数量。

约翰・艾斯特和汉斯・盖特尔，首先发展出第一个实用的光电真空管，能够用来量度辐照度。艾斯特和盖特尔将其用于研究光波照射到带电物体产生的效应，获得了巨大成果。他们将各种金属依光电效应放电能力从大到小顺序排列：铷、钾、钠钾合金、钠、锂、镁、铊、锌。对于铜、铂、铅、铁、镉、碳、汞，普通光波造成的光电效应很小，无法测量到任何效应。上述金属排列顺序与亚历山德罗・伏打的电化学排列相同，越具正电性的金属给出的光电效应越大。

约瑟夫・汤姆孙于1897年4月30日在大不列颠皇家研究院的演讲中表示，通过观察在克鲁克斯管里的阴极射线所造成的萤光辐照度，他发现阴极射线在空气中透射的能力远超一般原子尺寸的粒子。因此，他主张阴极射线是由带负电荷的粒子组成，后来称为电子。

匈牙利物理学家菲利普・莱纳德于1900年发现紫外线会促使气体发生电离作用。由于这效应广泛发生于好几厘米宽区域的空气，并且制造出很多大颗的正离子与小颗的负离子，这现象很自然地被诠释为光电效应发生于在气体中的固体粒子或液体粒子，汤姆孙就是如此诠释这现象。1902年，莱纳德又了几个关于光电效应的重要实验结果。第一，借着变化紫外光源与阴极之间的距离，他发现，从阴极发射的光电子数量每单位时间与入射的辐照度成正比。第二，使用不同的物质为阴极材料，可以显示出，每一种物质所发射出的光电子都有其特定的最大动能（最大速度），换句话说，光电子的最大动能于光波的光谱组成有关。第三，借着调整阴极与阳极之间的电压差，他观察到，光电子的最大动能与截止电压成正比，与辐照度无关。

由于光电子的最大速度与辐照度无关，莱纳德认为，光波并没有给予这些电子任何能量，这些电子本来就已拥有这能量，光波扮演的角色好似触发器，一触即发地选择与释出束缚于原子里的电子，这就是莱纳德著名的“触发假说”。在那时期，学术界广泛接受触发假说为光电效应的机制。可是，这假说遭遇到一些严峻问题，例如，假若电子本来在原子里就已拥有了逃逸束缚与发射之后的动能，那么，将阴极加热应该会给予更大的动能，但是物理学者做实验并没有测量到任何不同结果。

1905年，爱因斯坦《关于光的产生和转化的一个试探性观点》，对于光电效应给出另外一种解释。他将光束描述为一群离散的量子，现称为光子，而不是连续性波动。对于马克斯・普朗克先前在研究黑体辐射中所发现的普朗克关系式，爱因斯坦给出另一种诠释：爱因斯坦认为，组成光束的每一个量子所拥有的能量等于频率乘以普朗克常数。假若光子的频率大于某极限频率，则这光子拥有足够能量来使得一个电子逃逸，造成光电效应。爱因斯坦的论述解释了为什么光电子的能量只与频率有关，而与辐照度无关。虽然光束的辐照度很微弱，只要频率足够高，必会产生一些高能量光子来促使束缚电子逃逸。尽管光束的辐照度很强劲，假若频率低于极限频率，则仍旧无法给出任何高能量光子来促使束缚电子逃逸。

爱因斯坦的论文很快地引起美国物理学者罗伯特・密立根的注意，但他也不赞同爱因斯坦的理论。之后十年，他花费很多时间做实验研究光电效应。他发现，增加阴极的温度，光电子最大能量不会跟着增加。他又证实光电疲劳现象是因氧化作用所产生的杂质造成，假若能够将清洁干净的阴极保存于高真空内，就不会出现这种现象了。1916年，他证实了爱因斯坦的理论正确无误，并且应用光电效应直接计算出普朗克常数。密立根因为“关于基本电荷以及光电效应的工作”获颁1923年诺贝尔物理学奖。

黑体辐射：黑体是一种理想的物质；它能百分百吸收射在它上面的辐射而没有任何反射；使它显示成一个完全的黑体。在某一特定温度下。黑体辐射出它的最大能量。普朗克辐射定律则给出了黑体辐射的具体谱分布，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量

普朗克常数记为h，是一个物理常数，用以描述量子大小。在量子力学中占有重要的角色，在不确定性原理中，普朗克常数有重大地位。马克斯・普朗克在1900年研究物体热辐射的规律时发现，只有假定电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行的，计算的结果才能和试验结果是相符。这样的一份能量叫做能量子，每一份能量子等于hν，v为辐射电磁波的频率，h为一常量，叫为普朗克常数。

粒子位置的不确定性×粒子速度的不确定性×粒子质量≥普朗克常数。

小结

（1）都把光做为一种特殊的物质对待了。

（2）“光照在缺口上”正是太阳引力对缺口内的电子起了吸引作用，导致电子跳跃起来。就像布朗运动里的小粒子被天体引力作用导致“无规则运动”一样。

（3）紫外光是太阳引力最强的部分。人的眼睛的意识将可见光的颜色分为赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫来对应不同波段的太阳引力；色盲的人为什么看到的颜色与别人不同，是其自身眼睛感受颜色的粒子发生了偏差。如果我们都和他一样发生偏差，那我们一样看到的“红”是“绿”了，所以颜色只是人眼的感觉罢了。

（4）光电子、光子、光量子都是电子。光里面只有引力没有光子。

（5）太阳引力强当然“打出”（应是吸引）的电子数目就多。

（6）这部分“跳跃的电子”表现的是无规则运动，普朗克常数是掌握其运动规律的非常有用的数值。

（7）黑体辐射是由于太阳引力导致黑体内的粒子加速运动摩擦生热而积聚的能量。

（8）不确定性原理正是由于太阳引力的介入导致的。

4 关于波粒二象性的解释

辞海：微观粒子的基本属性之一，它们有时显示出波动性（这时粒子性较不显著），有时又会显示出粒子性（这时波动性较不显著），在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性。

1909年爱因期坦就有了光的波粒二象性的思想，爱因斯坦不仅最早将粒子特性赋予光波，而且还最早将波特性赋予了理想气体分子。可以说，是爱因斯坦最早注意到了物质的波粒二象性。由于波粒二象性被证明是自然界中一切物质运动的最基本的量子特性，因此爱因斯坦的这一发现甚至比他的相对论更为重要。爱因斯坦严格证明了辐射，即光子具有波粒二象性，并指出了已被实验验证的普朗克辐射公式同时包含了辐射的这两种对立的属性。光的波粒二象性的发现也许是爱因斯坦对量子理论所做出的最大贡献，它首次揭示了光的量子特性，即光不仅具有波动性，同时也具有粒子性。正是光的波粒二象性概念进一步引导德布罗意提出物质波假说，将光子的波粒二象性赋予了所有物质粒子，并最终促使薛定谔建立了量子理论的波动力学形式。

小结：

（1）太阳引力具有波的特性，因而可以在没有介质的空间中传播。

（2）太阳引力进入大气层后，才具有波粒二象性。

（3）电子受原子核内强力的作用很难逃逸出原子，同时又受天体引力的作用，而上下振荡，必然具有波动性。

（4）天体引力是电子振荡的根本原因，是其它任何力起作用的前提条件。

5 结语

有没有引力的说法其实并不影响太阳永远的光芒。因为伟大的物理学家们做着的都是伟大的实验和精密的计算，因而发现了"跳跃的电子"。爱因斯坦的简洁而美丽的能量公式也不会因此而失去任何光泽。也正是有了几代科学家的共同努力和不懈的探索，才创造了当今物理世界的辉煌成就。

但是困扰物理界的"光"被人眼的意识所迷惑，真正起作用的却是其光环里隐藏着的太阳引力。太阳引力与电磁力一样具有所有波的特性，太阳引力只是在进入地球物理世界后才具有波粒二象性。光电效应即是太阳引力的明显表现，因天体引力对微观世界的作用被长期忽略而知其然不知其所以然。天体引力是物理界所有力的根本，不能因其微小而被忽视！。

参考文献

[1] 瑞德尼克著，黄宏荃，彭灏译.量子力学史话[M].北京：科学出版社，1979.

[2] 曹天元.量子物理史话---上帝不掷骰子[M].辽宁：辽宁教育出版社，2011.

光电子学论文第7篇

欧阳征标早年在国际上首次提出了静电混合型自由电子激光器的概念。他主持了包括国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金重点项目等在内的10项课题研究，发表学术论文100多篇，被SCI收录30余篇，被EI收录近60篇，申请发明专利近30项，获美国发明专利授权1项、中国发明专利授权12项、中国实用新型发明专利授权1项。

1988年6月，欧阳征标到深圳大学任教，现任深圳大学太赫兹技术研究中心副主任、固态光子实验室主任等职，长期从事光子晶体的理论及相关光子器件的开发研究。

近年来，在光子晶体研究领域，他提出了一系列新型的光子晶体全光逻辑门和全光半加器等逻辑光路；他还提出了一类光子晶体磁光环行器、单TM模工作的磁性材料Bragg光纤结构、宽禁带全角度反射器结构以及正入射情况下超窄频带、超窄角度单偏振滤波器结构等。他发现了光子晶体谐振腔的模式分类特性和复周期光子晶体中的密集多通道滤波特性。他提出的二维FIBONACCI光子晶体的概念，从理论和实验上证实了该光子晶体存在较大的光子禁带。

在太赫兹领域，他提出一种高灵敏度太赫兹摄像头，获得美国发明专利授权。他提出的几种宽调谐范围窄带连续波太赫兹发生器，曾获得德国洪堡基金。他还曾获得过机电部科技进步二等奖一项。“短波长光子晶体三维谐振腔”获深圳市科学技术协会2000年学术年会优秀论文奖；“一种复合型光子晶体微谐振腔”获深圳市2005科技年会优秀论文奖。在深圳大学工作期间，他曾获深圳大学学术创新奖二等奖1次、三等奖4次，深圳大学先进工作者、深圳市优秀班主任、深圳市优秀教师称号，入选美国“马库斯科学与工程名人录”、“马库斯亚洲名人录”、“马库斯世界名人录”。他指导的硕士研究生刘强和毛德鹏获美国大学全额奖学金，分别赴Old Dominion University和Iowa State University攻读博士学位，其硕士论文被评为广东省优秀硕士论文。

光电子学论文第8篇

北京邮电大学信息光子学与光通信研究院徐坤教授在平凡的教育岗位上默默耕耘，爱岗敬业，为人师表，教书育人，深受学生爱戴。

在教学方面，徐坤承担了多门本科生和研究生课程的教学工作，并荣获了2007年北京高校第五届青年教师教学基本功比赛二等奖；在教学改革方面，相关成果参与获得北京市教学成果一等奖。他积极采用现代化的多媒体教学手段，将专业知识传授与德育、人生观教育紧密结合，教学生动活泼；他积极探索双语教学并在教学活动中渗透人文、社科知识介绍，教学工作广受好评。

在科研方面，徐坤承担或参与了国家“863计划”、自然科学基金、国际合作、总装预研等10项部级研究课题，其中主持6项部级课题，包括1项国家“863计划”重大（主题）项目课题。在微波光子技术及其光纤无线融合接入应用方向取得国内领先、国际先进的研究成果。依托上述课题和成果，他在本领域高水平的国际学术期刊和国际会议上115篇，其中SCI检索论文54篇，本领域国际最高水平国际会议论文28篇，国际会议特邀报告7篇；出版国内第一部有关光载无线技术的专著，相关成果入选“2008年中国光学重要成果”；与相关企业合作，研制出国内首套光载无线交换机及其应用系统，目前，该产品已通过包括电信入网许可在内的相关认证，在电信、电网、地铁、大学和国防部门等多家单位得到推广应用。

徐坤近几年还先后指导了3名校优秀本科毕业论文获得者、5名校优秀硕士论文获得者和1名教育部全国百篇优秀博士论文提名获得者。5名校优秀硕士论文获得者中有4名在国外知名大学攻读博士学位，其中，2007年校优秀硕士论文获得者武晓霞还荣获2009 IEEE光子学年度最佳学生奖，2009年度中国政府海外杰出留学生奖。

在社会工作方面，徐坤担任信息光子学与光通信研究院系统与网络中心支部书记，积极组织支部成员全力参与信息光子学与光通信国家重点实验室的申请工作，为信息光子学与光通信国家重点实验室的成功申请作出了突出贡献。作为2009年亚太微波光子学年会（APMP2009）的组织委员会主席，他成功组织了2009年亚太微波光子学年会，极大地提升了北京邮电大学在该研究领域的影响力。此外，他还担任了IEEE光纤无线融合技术分委员会（FiWi-TC）委员、亚太微波光子学会技术委员会委员以及4次国际会议的分会主席。

光电子学论文第9篇

关键词：甄别电压 单光子计数 信噪比

中图分类号：TN152 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0053-02

1、引言

随着生物医学检测技术的发展，在弱光检测领域，对光信号功率要求越来越低，信噪比要求越来越高，当光电流强度比在室温下的热噪声水平（10-14W）低时，如何把这种淹没在噪声中的光信号从噪声中提取出来是一个至关重要的问题，尤其是在光子计数率很低的时候。本文从实验方面间接的确定单光子计数器的甄别电压，通过实验和曲线拟合证明了改变这些参数时信噪比的变化。

2、单光子计数系统的基本原理

单光子计数系统的原理框图如图1所示

当入射到光电倍增管的光信号经过倍增后，形成了光子脉冲输出，然后在经过前置放大器对光子脉冲进行放大，通常情况下，光电倍增管的噪声脉冲比单光子脉冲的幅度小，因此，利用甄别电路把噪声脉冲和单光子脉冲区分开来，是至关重要的，当输入脉冲电压高于甄别电压V时，甄别器输出标准的脉冲，当输入脉冲低于甄别电压时，甄别器无输出。

3、实验研究

影响单光子计数系统的光子计数的因素有很多，其中阴极电压、积分时间、阈值、输入功率以及有无光照，均能影响光子计数。分别从改变输入光功率、积分时间等方面观察对光子计数率与信噪比的影响，用Matlab曲线拟合判断光子计数率与功率、信噪比与积分时间之间的关系，最后分别改变积分时间、阴极电压、入射光功率P观察其对甄别电压的影响。

为了不致引起混淆，作以下规定：光电倍增管接收到的光功率简称接收光功率P，光功率计测出的入射光功率简称入射光功率P，噪声计数用N表示，信号计数用N表示，噪声计数和信号计数的总计数为光子计数N。

3.1　实验测得光计数率R与理论光计数率R的关系

如图2所示，当没有噪声计数时，光子计数率R与接收光功率P成线性关系，即R=ηP/，当光电倍增管的接收光功率很小时，噪声计数占多数，实际光子计数率大于理论光子计数率，当光功率增大时，光电倍增管的输出脉冲会出现重叠现象，即脉冲堆积效应，实际光子计数率小于理论光子计数率，所以，实际光子计数率与接收光功率P不能成线性关系。

3.2　光子计数器的信噪比

用光电倍增管探测光子数量，发射的光子在时间上服从泊松分布，也就是说在探测到上一个光子后的时间间隔t内，探测到n个光子的概率为P（n，t）==，其中，η是光电倍增管的量子计数效率，R是光子平均流量，N是在时间间隔t内光电倍增管阴极发射的光电子平均数。由泊松分布的标准偏差得到：，这个偏差值反应光信号的涨落，也就是光源的噪声，常称为光子噪声，因此，被测信号本征信噪比SNR为：SNR=　=，可见，测量结果的信噪比SNR正比于测量时间间隔t的平方根。

实际上，光电倍增管的光阴极和各倍增极还有热电子发射，即在没有入射光时，仍有暗记数，当用扣除背景计数工作方式时，SNR==，当信号计数N小于噪声计数N时，信噪比小于1，此时测量无意义，当SNR=1时，对应的接收信号功率P即为仪器的探测灵敏度。由以上分析可知，在弱光测量中，为获得一定得信噪比，可增加测量时间间隔t。

3.3　最佳甄别电压

取积分时间相同为1000ms，选用透光率相同的减光片，接收光功率分别取为1.91×10-13W，1.65×10-13W，1.93×10-13W，2.26×10-13W，2.61×10-13W，试验曲线如图3，4所示。

从图3可以看出，接收光功率不同时，最佳甄别电压大致相同，为11V，即最佳甄别电压不随接收光功率的改变而改变，同时，噪声计数和信号计数均随接收光功率的增大而增大，并且呈现出一定的比例的增大。

当光功率恒定取2.26×10-13W时，通过改变积分时间，来验证微分曲线，分别取积分时间为500ms，1000ms，1500ms，2000ms，2500ms，试验曲线如图4所示；从图4可以看出，积分时间不同时，最佳甄别电压大致相同，为11V，即最佳甄别电压不随采样间隔与积分时间的改变而改变，同时，噪声计数和信号计数均随接收光功率的增大而增大，并且呈现出一定的比例的增大。

4、结语

在单光子计数实验中，运用MATLAB软件对实验数据进行拟合，发现最佳甄别电压不随外界光功率和积分时间的变化而变化，同时，增大光功率，延长积分时间均能增大信噪比。所以可以将有用信号和噪声信号同时放大，通过微分曲线能够更加明显的显示出最佳甄别电压，同时也增大了信噪比。

参考文献

[1]李维勇，常大定.单光子计数系统的研究[D].华中科技大学学报，2007.

[2]周荣楣.光电倍增管展望[J].光电子技术，2000.

[3]曹根瑞.以光子计数技术为基础的极低照度测量[J].哈尔滨理工大学学报，2002.