物理学与高新技术复习题.docx
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物理学与高新技术复习题
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物理学与高新技术复习题
一、LIBS光谱技术
1.、在近代历史发展过程中，三次技术大革命的标志是什么？
1）第一次技术革命：
以英国为代表的蒸汽机时代—机械化
2）第二次技术革命：
以欧美19世纪下半叶至20世纪初兴起的电气时代—电气化
3）第三次技术革命：
以20世纪40年代开始发展的原子能、电子技术、激光、生物工程等应用时代—现代化
第一次工业革命：
动力机械
第二次工业革命：
电气化的进程
第三次工业革命：
信息革命
2、自十三世纪以来，代表四次科学技术发展中心的国家有哪几个？
这些中心迁移的轨迹如何？
1）13一16世纪末（元、明朝，文艺复兴时期）：
在力学、天文学等自然科学上奠定了近代科学基础，由东方转移到以意大利为中心的欧洲；
2）18世纪（明末至清道光时期），英国迎来“蒸汽机时代”，获得“世界工厂”的称号，由意大利转移到英国；
3）19世纪中叶到20世纪初：
德国煤化工业的大发展，由英国转移到德国；
4）1879年到1930年：
美国实现了工业化，由欧洲转移到美国
3、当今的高技术有哪些？
（试列出其中的2－3项）
新能源技术，信息技术，新材料技术，生物工程，航天技术，海洋工程
4.、何谓“863”计划和“973”计划？
1986年3月，《高技术研究发展计划纲要》，简称“863计划”，以七个技术领域的十五个主要项目作为研究开发的目标
①、生物技术——包括高产、优质、抗逆的动植物新品种；新型药物、疫苗和基因治疗；蛋白质工程；
②、航天技术——包括大型运载火箭，为和平目的的空间研究与开发；
③、信息技术—一包括智能计算机系统；光电子器件，光电子系统集成技术；信息的获取、传递与处理技术；
④、激光技术——包括高性能、高质量的激光器及其在加工、生产、医疗和国防上的应用；
⑤、自动化技术——包括计算机综合自动化系统；智能机器人。
⑥、新能源技术——包括燃煤磁流体发电技术；先进的核反应堆技术。
⑦、新材料技术——包括高性能结构材料和特种功能材料的研究与开发
1997年，《国家重点基础研究发展规划》——973计划
①紧紧围绕农业、能源、信息、资源环境、人口与健康、材料等国民经济、社会发展和科技自身发展的重大科学问题，开展多学科综合性研究，提供解决问题的理论依据和科学基础；
②建立一批能够体现我国科学发展水平和综合科技实力、国际上有一定地位、对我国经济和社会发展产生深远影响的重大科学工程；
③部署相关的、重要的、探索性强的前沿基础研究；
④培养和造就适应21世纪发展需要的高科学素质、有创新能力的优秀人才；
⑤重点建设一批高水平的、能承担国家重点科技任务的科学研究基地，并形成若干跨学科的综合科学研究中心
5、“国家中长期科学和技术发展规划纲要”所覆盖的时间范围大致有几年？
14年【2006-2020年】
6、什么是LIBS光谱技术？
利用聚焦的强激光束入射物体表面产生激光等离子体，对等离子体中原子和离子发射谱进行元素分析的光谱技术即为激光诱导击穿光谱。
7、LIBS光谱技术的基本原理是什么？
利用聚焦的强激光束入射物体表面产生激光等离子体，对等离子体中原子和离子发射谱进行元素分析，本质是一种原子/离子的辐射光谱技术。
8、LIBS光谱分析系统主要由哪几个核心部分组成的？
1）、激光器2）、聚焦光路3）、信号收集及光谱仪4）、计算机处理
9、LIBS光谱分析有哪些突出优点？
有何不足?
优势：
●适用于固体、液体、气体等的检测，既能用于导体又能用于非导体测量；
●样品准备简单，不需要复杂的预处理，且几乎没有污染；
●所需样品量少（~0.1μg-1mg），对样品的破坏性小，因此检测属于无损检测范畴；
●能分析不易于分解或溶解的超硬材料，如陶瓷和半导体材料；
●微区分析能力提供了~1-100μm的空间分辨本领；
●可允许同时进行多组分分析；
●可在特殊条件下进行测量，例如可分析aerosols（asolidorliquidparticleinagaseousmedium）；
●可远距离地进行在线测量，实时监控；
●检测过程简单快速。
不足：
●成本增高，系统复杂；
●难以获得合适的标准（semi-quantitative）；
●谱线重叠效应明显（含matrixinterference,以及测aerosols时的可能存在interferenceofparticlesize）；
●检测限通常低于溶解法测量技术；
●测量精度低（5-10%,与样品的单一性、基体效应、激发条件等因素相关）；
●高功率激光脉冲可能造成依稀可见的损伤。
10、试给出2－3个LIBS光谱分析技术应用的例子。
●冶金：
合金成分分析
●采矿：
岩石成分分析
●燃烧过程：
排放物实时监控
●制药：
药剂的分布图
●油画的化学分析
●土壤有害物质检测
●有害生物检测
●循环加工：
回收物的检测与分类
二、物理学和照明技术
1、光谱相同的光源，光通量、色度和显色指数相同吗？
不一定。
同分异构光源产生不同的色觉
2、把254nm的紫外光变为555nm可见光的最高效率是多少？
46%
3、可见光的波长范围是多少？
明亮环境下人的视觉对555nm的绿光最灵敏，在这个波长上，1W光能能够产生多少lm的光度？
380nm—780nm683lm
4、60W钨丝白炽灯产生865lm光通量，它的发光效率是多少?
LED白光灯的发光效率为100lm/W,为产生同样的光通量需要多少功率?
14.4lm/W;86500W
5、彩色电视用三基色体系，彩色印刷用4基色体系，彩色印刷能够重现的色彩范围比彩色电视大吗？
能，用两种基色能够得到色度图上两个基色的色坐标连线上的所有颜色；用三中或者三种以上的基色可以得到这些基色连线形成的多边形内的所有颜色。
多边形面积越大，能再现的色彩就越丰富。
6、为什么在色度相同的光源照射下同一物体的颜色看起来可能不同？
为什么用高压钠灯用作街道照明的光源而不用来做室内照明？
使用的环境不同，及背景光强度不同。
效率高、显色性差，需要较高的开启电压，过于耗能。
7、用于制作蓝色发光二极管的半导体材料和制作红色发光二极管的材料禁带宽度有什么不同？
蓝光的禁带宽度。
8、为什么半导体发光二极管可能比白炽灯和荧光灯效率高？
白光多芯片LED由于不存在转换中的能耗，多芯片LED也避免了荧光粉老化问题。
9、举出几种获得白光的方法。
白色多芯片（MC）LED、荧光粉转换（PC）LED
10、观察：
在你活动的环境中，能够看到哪些种类的照明器件？
评价它们的性能（效率、显色性、寿命……）。
半导体二极管、白炽灯、日光灯
钨丝白炽灯:
效率14.4lm/W,显色指数100,寿命1000小时
卤钨灯：
效率11.8lm/W，显色指数100，寿命2000小时
荧光灯：
由低功率（4到5W）灯的35至50lm/W到大功率（70至125W）灯的75至100lm/W，显色指数78,寿命24000小时
节能灯：
效率51lm/W，显色指数82，寿命5000-10000小时
高压钠灯：
效率108lm/W，显色指数22，寿命24000小时
硫灯：
发光效率75-100lm/W，显色指数Ra=79。
寿命为20000小时,（磁控管寿命）。
三、光折变晶体及其应用
1、光折变材料的特性参量有哪些？
响应时间tsc、光折变灵敏度S和品质因数Qph、稳态相位栅衍射效率h、二波耦合增益系数G、稳态折射率变化Dn
2、列举五种光折变材料。
LiNbO3、LiTaO3、BaTiO3、KNbO3、KNSBN
3、简述利用光折变效应形成的体相位栅的特性。
弱光光学特性、非局域特性、可重复写擦及实时性、光栅读出选择性、动态的体相位栅
4、光折变体全息存储器具有哪些优点？
大容量、光并行、实时性、可循环使用、选择性、可接受的暗存储时间
5、利用光折变晶体中进行双光束耦合有哪些实际应用？
光信息存储、光（图像）放大、实时和动态干涉计量、光折变特性测量、应用于观测仪提高观测分辨率
6、光折变体全息存储中目前存在的主要问题有哪些？
响应时间长、读出过程中的擦洗、动态失配光栅引起的信噪比降低、扇形效应引起的噪声
四、偏振光学应用
1、光的偏振由什么因素引起？
光波电矢量振动的空间分布对于光的传播方向失去对称性
2、偏振光的描述方式有哪些？
三角函数法、Jones矢量法、Stockes矢量法、Poincare球图示法
3、日常生活中汽车司机配戴偏光太阳镜，以减弱路面眩光的影响。
这种偏光镜的偏振方向是怎样的？
两个镜片的偏振方向相互垂直
4、对自然光起偏的方式有哪些？
反射型、吸收型、散射型、双折射型
5、什么是电光效应？
电光效应有什么应用？
在外电场作用下，媒质分子沿外电场方向取向，晶体折射率发生变化，表现出各向异性的双折射特性，光轴沿外电场方向。
应用：
光调制器、光开关
6、什么是磁光效应？
磁光效应有什么应用？
磁光效应是指磁场作用于某些介质后，使其光学性质发生变化的效应
应用：
光调制器、光隔离器、光通信中的单向器件
7、由于晶体的各向异性而导致的偏振现象有哪些？
双折射、光弹性效应
8、你所知道的波片有哪些种类？
分别有什么应用？
1/4波片：
确定双折射晶体是正晶体还是负晶体
半波片：
提供相位延迟
补偿器：
提供相位补偿
9、偏光显微镜和普通显微镜相比有什么优势？
能够根据观察到的样品的消光现象，判定样品的种类以及样品的光学性质
10、请列举你所知道的偏振器件及其应用。
偏振器：
产生和检验光束偏振态
偏振分束器：
把相互垂直的两束光分开
波片：
使两个振动方向相互垂直的光产生相位延迟
补偿器：
调整相位延迟量
隔离器：
使光束只能沿单方向前进，而不能反向传输
退偏器：
将偏振光变成非偏振光
五、纳米科学与技术
1、按照空间维度划分，下列材料为二维纳米材料的是__C___。
（A）碳纳米管（B）石墨（C）石墨烯（D）光子晶体
2、蜘蛛丝具有定向收集水的功能，其主要机制是源于蜘蛛丝的___D___。
（A）亲水性（B）疏水性（C）网状结构（D）微纳结构的协同作用
3、俗语“真金不怕火炼”表明金的熔点较高。
块状金的熔点为1337K，但粒径为2nm的金熔点降为600K，这主要是__B____造成的。
（A）表面效应（B）小尺寸效应和表面效应
（C）表面效应和量子尺寸效应（D）宏观量子隧道效应
4、下面关于纳米微粒的小尺寸效应的表述中，不正确的是__C____：
（A）光吸收显著增加（B）磁有序态向磁无序态
（C）纳米材料烧结温度降低（D）晶体周期性边界条件被破坏
5、导电的金属处于纳米尺度时会变成绝缘体，其原因是___C___。
（A）表面效应（B）小尺寸效应和表面效应
（C）量子尺寸效应（D）宏观量子隧道效应
6、荷叶的“自洁效应”主要源于_B_____。
（A）荷叶表面太光滑（B）荷叶表面有纳米突起
（C）表面效应（D）雨水的冲刷
7、对纳米材料进行扫描隧道显微分析时，所采用的样品必须是___C___。
（A）导体或半导体（B）绝缘体（C）金属（D）无机物
8、下列选项中，___D___是纳米TiO2光催化剂不具备的性能？
（A）杀菌功能（B）亲水防污（C）防紫外线（D）光合作用
9、通过在陶瓷中采用纳米工艺可制备出摔不坏的陶瓷碗，其原理是_C_____：
（A）纳米工艺增大了晶粒的界面（B）纳米工艺提高了陶瓷的强度
（C）纳米工艺降低了晶粒的表面能（D）纳米工艺削弱了陶瓷的强度
10、在利用纳米技术对血液中的循环肿瘤细胞（CTC）进行检测时，其中对CTC细胞的富集采用的纳米技术是_B__：
（A）金-碳纳米管的复合技术（B）纳米材料的磁场定位技术
（C）纳米材料的光热效应（D）纳米材料的特异性修饰
六、物理学与现代军事技术
1、请举出五种给你印象最深的高新技术武器：
激光武器、高能微波武器、电磁炮、
中子弹、次声武器。
2、举出三种现代战争的主要特点：
现代武器破坏、杀伤作用增大、战场空间立体化、多维化、自动化指挥系统。
3、激光武器属于定向能类型的武器；其基本原理是利用高能激光束直接杀伤或摧毁目标；其技术关键是大功率激光器
光电导向器、精确的搜索跟踪系统、小型化，便于机载；
机载激光武器的特点是快速、灵活、抗干扰、命中率高、摧毁力强。
4、电磁炮属于动能类型的武器；其基本原理是利用电磁感应产生的磁力作为弹体前进的推动力；其技术关键是获得超大电流、超强磁场、超大磁力以提高弹体的速度；
其主要的特点是无声、无红外辐射、无大气污染、设备简单、成本低、可连续发射多枚。
5、列举三种由于电磁学的发展给军事技术带来的影响:
电子通讯、电子对抗、雷达、微波武器、电磁推进等。
6、列举三种激光技术的发展给军事技术带来的影响:
激光制导、激光雷达、激光测距、激光武器等。
7、列举三种红外技术的发展给军事技术带来的影响:
红外夜视仪、夜视镜、红外制导、红外遥感、红外瞄准具等。
七、稀土发光材料
1、镧系元素是指位于元素周期表中第IIIB族和第6周期的原子序数从57到71共15种元素。
2、稀土元素除了包括所有镧系元素外，还有钪（SC）和钇（Y）两种元素。
3、什么是镧系收缩？
镧系收缩对其元素性质有何影响？
镧系元素的原子（或离子）半径随原子序数增加而减小的总趋势；使得部分第六族原子的原子半径和第五组的原子半径相同。
4、稀土离子的ff跃迁主要特点是谱线窄和寿命长。
5、在钇铝石榴石（Y3Al5O12或YAG）中，掺入YAG：
GeCe3+常用作白光LED荧光粉；YAG：
Nd激光器是应用最广泛的固体激光器。
常用作白光LED荧光粉。
YAG：
Nd激光器是应用最广泛的固体激光器。
6、简述YAG：
Ce3+作为白光LED荧光粉的特点。
Gd
取代Al
时，随着Gd
取代量的增加，荧光粉的发射波长向长波移动，同时显色性好，但亮度降低。
当Al
完全被Gd
取代后，合成的Gd3Al5O12:
Ce
几乎不发光。
所以取代Al
的Gd
量在满足发射峰值的前提下，应尽可能减少。
YAl5O12:
Ce3+
460nm/520,580nm
光谱性质满足二色白光LED的要求
460nm附近的激发峰与蓝光AlInGaNLED的峰值波长一致,也接近最有效的二色体系短波分量所需的波长。
荧光粉的发射光谱与混色得到白光所需的互补分量符合（570到590nm）。
八、高温超导的现状和存在的问题
1、超导的基本特征和主要参数？
基本特征：
零电阻
Meissnereffect：
处于超导态时，超导体内部总有B=0
常规超导材料的同位素效应
主要参数：
临界温度（Tc）：
当超导体电阻为零时的相变温度。
临界磁场（Hc）：
逐渐增大磁场到某一特定值后，超导体会从超导态转变为正常态，我们把破坏超导电性所需要的最小磁场称为临界磁场。
临界电流（Ic）：
超导体无阻载流的能力是有限的，当通过超导体的电流大于某一特定值时，超导体又重新出现电阻，电流的这一特定值称为临界电流。
2、超导的分类？
常规超导材料、高温铜氧化物超导材料、其他（重费米子超导材料、有有机超导材料、碳60、硼化镁）
3、BCS超导微观理论的内容，如电子对，超导能隙等。
库柏对能隙凝聚
库柏对:
两电子通过有效引力形成束缚的电子对，库伯对的能量低于两个正常点子的能量之和，两电子的动量等大反向、自旋相反。
能隙：
库柏对的形成导致超导体能谱的改变，为了激发处于超导态的电子系统，至少要破坏一个库柏对，即至少需要一份等于库柏对结合能的能量。
于是，在费米能级EF附近出现了一个半宽度为△的能量间隔，在这个能量间隔内不能有电子存在，人们把这个△称为超导能隙。
4、超导体的应用，如磁悬浮等。
超导列车是在车上安装强大的超导磁体，地上安放一系列金属环状线圈。
当车辆行进时，车上的磁体在地上的线圈中感应起相反的磁极，使两者的斥力将车子浮出地面。
车辆在电机牵引下无摩擦地前进，时速可高达500千米
九、太赫兹科学技术和应用
1、什么是THz波？
在无线电和光学领域分别指的是什么？
将其辐射的能量与电子和光子进行比较，结论如何？
亚毫米波段的电磁波；在无线电物理领域称为亚毫米波，在光学领域则称之为远红外辐射，从能量辐射上看，其大小在电子和光子之间。
2、什么是THz空隙？
THz波段两侧的红外和微波技术已经成熟，但是THz技术还不完善。
原因是光学理论和微波理论都不完全适合来研究，从而形成了所谓的THz空隙。
3、THz辐射的三个特性是什么？
透视性；安全性；光谱分辨本领。
4、THz辐射的局限性是什么？
（1）无法穿透导电的物体，无法对金属材料进行透视研究；
（2）强极性液体（如水等）对太赫兹辐射有非常强烈的吸收，导致太赫兹辐射无法穿透人体而探测人体内部的结构。
（3）气态水对太赫兹波的吸收表现出显著的光谱特性，但在它的吸收峰之间存在着一些窗口，比如在0.4~1THz之间就有0.5,0.65,0.87THz等窗口。
这些频率的太赫兹波可以在空气中进行相当长距离的传播以实现站开检测和中短距离通信的应用，但远距离传播依然受气体吸收的限制。
5、分别列举三种THz波的发射器和探测器，并简单分析光电导天线发射THz波的原理。
答案不确定
自由电子激光器，耿氏二极管振荡器，光电导天线，电光晶体，量子级联激光器；
辐射热计，热电探测器，光电导天线，电光晶体，量热式辐射功率计；电子学混频器；光学和光电子学探测器；
掺杂的硅或砷化镓作为基片，加偏置电压，两个电极间形成电容结构，存储静电势。
用激光脉冲照射两电极间间隙，但是光能量要高于半导体能隙。
在半导体表面有光生载流子产生，光生载流子会在偏置电场中加速运动，将存储的静电势以电磁脉冲的形式释放出来。
6、什么是THz时域光谱技术？
利用THz脉冲技术可以测量太赫兹脉冲所包含频谱范围内的光谱，测量光谱信息时直接测量的是时域的电场强度，因此成为太赫兹时域光谱技术。
7、THz波与微观物质的相互作用通常指THz波与哪两个微观量的作用？
太赫兹波与自由载流子，太赫兹波与能级共振态；
8、简单描述THz波与宏观物质的相互作用情况？
9、列举三种THz技术的应用场景。
THz波无损探伤技术；脉冲太赫兹成像检查不锈钢管检测；脉冲太赫兹成像检查泡沫材料中的缺陷；THz波安全检测技术；THz波应用于生物医学；THz波通信与雷达技术。
10、试比较THz波通信与微波通信和光通信。
与微波通信比较：
1）传输的容量更大；
2）波束更窄、方向性更好；
3）保密性和抗干扰能力强；
4）波长更短、无线尺寸可以做得更小。
与光通信比较：
1）能量效率更好；
2）具有更好的穿透沙尘和烟雾的能力。
缺点：
受水蒸汽限制
十、显示科学技术
选择题:
（单选或多选）
1、人眼感知显示屏的亮度与下列哪些因素相关？
（a,c）
a）仪器实测的亮度值b）温度c）环境亮度d）光谱
2、下列单位中属于光度学（Photometry）的度量单位是（a,b,c）
a）lumenb）cd/m2c）luxd）watt
3、对人眼最敏感的光波波长是_555__nm，在此波长具有1瓦（Watt）的光被人眼所感知的亮度是__683_流明（lm）。
4、下列技术中属于平板显示技术的有（a,b,c,d）
a）OLEDb）PDPc）CRTd）LCD
5、在液晶池的制备过程中，常在电极表面涂布一薄层聚酰亚胺，并做单一方向摩擦处理，其作用是（c）
a）防止漏电b）改善液晶分子与表面的接触c）诱导液晶分子排列取向
十一、物理学与新型材料
1、论述物理学和材料的关系；
材料是人类进化的里程碑,新材料是科学进步的关键,物理是新材料的源泉
2、近些年材料发展趋势是什么？
]
智能化、功能化、绿色环保。
3、简述陶瓷材料发展经历几个阶段；
（1）瓷器---中华文明的象征
从传统瓷器到精细陶瓷
不断发展的先进陶瓷
（2）瓷器（传统陶瓷）
先进陶瓷（微米级）
纳米陶瓷
4、有机光电材料的特点是什么？
吸收折射散射反射
5、何种材料可以实现海水淡化，工作原理是什么？
逆渗透膜只有水分子才能穿过逆渗透膜的微小孔隙，从而与海水中的其他离子相分离，是海水淡化
6、纳米金属材料和块状金属物理性质有何不同？
光学性质、电磁学性质、金属燃烧、熔点降低
十二、OLED技术
1.何谓有机电致发光（或者有机发光二极管）？
答：
有机电致发光是用电能激发有机材料发光的现象。
2.简述有机电致发光的结构和原理
答：
有机电致发光的结构类似于平板电容器，最简单的有机电致发光器件是在两个电极之间夹一层有机发光材料。
其发光机理是：
当该器件加载直流电时，空穴从阳极注入，电子从阴极注入。
他们在发光层中相遇形成激子（类氢原子）。
3.选择有机发光材料必需满足哪些要求？
答：
1）高量子效率的荧光特性，且荧光光谱主要分布在400～700nm可见光区域内；2）良好的半导体特性，即具有高的导电率，或能传导电子，或能传导空穴，或两者兼有；3）良好的成膜性，在几十个纳米的薄层中不产生针孔；4）良好的热稳定性。
4.在OLED驱动方式中，分为哪几种？
分别是什么？
答：
分为两种：
无源驱动和有源驱动。
☐电流直接施加于像元的电极时，称为无源驱动；电流（通过薄膜晶体管）间接施加于像元电极时称为有源驱动。
各位同学注意，随着课程的进行，复习题会随时更新，请同学们及时下载。
盛新志老师－光子晶体的物理基础
光子晶体的物理基础部分
1、什么是光子晶体？
光子晶体是指具有光子带隙（PhotonicBand-Gap,简称为PBG）特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG光子晶体结构。
2、什么是光子晶体光纤？
光子晶体光纤又被称为微结构光纤，它的横截面上有较复杂的折射率分布，通常含有不同排列形式的气孔，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在光纤芯区传播
3、光子晶体中结构尺度是多大？
微米量级
4、能够用微波方法研究光子晶体吗？
若能，根据的是什么原理？
若不能，为什么？
能带隙理论,布达拉格衍射
5、什么是光子导带，什么是光子禁带？
所谓的光子带隙是指某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播，即这种结构本身存在“禁带”。
能传播的频率范围导带
6、光子晶体是用什么理论描述的？
电磁理论、晶体理论、能带理论
7、光子晶体理论的最成功应用，是什么？
光子晶体光纤
8、光子晶体方面我国973首席科学家是谁？
罗毅
吴柳老师－生物医学光子学
1、光在生物组织中传播时通常分为哪三种类型?
反射、折射、散射
2、OCT是那三个英文单词的缩写?
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