【光波电子学】绪论-基本概念

参考资料

• 资料1
• 资料2
• 资料3

1 什么是光波电子学 1.1 光子和电子概念

光子和电子都是极小的东西，，电子是世界上目前已知第二小的粒子，比电子更小的的中微子，物理学中的光子实际上只是能量的载体。电子是一种基本物质粒子，它在原子核的外围高速运转，由于电子绕核运动的速度接近光速，当我们观察这个电子时，它的轨迹像地球周围的大气层，电子会随机出现在原子核周围大气层的任何一个点上，这些点构成的壳层，我们称为电子云。

1.2 光子与电子的联系

电子在运动过程中不断向外辐射能量，同时也会从外部吸收能量，当它以极高的速度绕原子核运动时，由于电场偏转也会对外释放出能量，这个能量以光子的形式向外发射。当电子的能量减少，它的轨道就会变低，反过来当电子与外来光子发生碰撞时，光子会将自己的能量传递给电子，这将推高电子的轨道，因此电子会在自己基态轨道上不停地变化运动轨迹。如果获得的能量足够大，它会发生能级跃迁，跳到更高轨道，甚至脱离原子核的束缚变成一颗自由电子。 电子与光子是两种完全不同的东西，电子是物质的基本粒子，而光子更多的变现为能量的片段，电子在运动和湮灭过程中释放光子，当但并不能凭空产生电子，它只能给电子以能量，使动能发生改变，甚至脱离原子变成自由电子

1.3 光点效应与电子关系

当光照射到任何材料表面时，它会将能量传递给目标，其中一部分能量会传递给电子，电子接收到光的能量会引发自己的动能变化，从而冲到更高的能级，如果电子吸收到的电子能量不足以使自己摆脱原子，它会释放一个光子，然后回到自己的轨道上。而当最外层电子获得股足够的能量，他会摆脱原子的束缚，变成自由电子。 总之，光由物质的运动产生，电子在其运动过程中由于轨道发生偏转而对外释放能量，原子核内部基本粒子在运动过程中也会对外释放能量，这种能量的释放大多变现为光的发射。

1.4 光波电子学

光波和无线电波同属于电磁波，但光波的频率比无线电波的频率高，波长比无线电波的波长短，具有传输带宽，通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点。光波电子学是既包括电子学也包括了光学的，研究光频电磁波长与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的学科，一般理解为利用光的电子学，是通过一定媒介实现信息与能量的转换、传递、处理及应用的一门学科。

2 光波电子学具备的特征

光波电子学是研究光频电磁波与物质中的电子相互作用及其能量相互转换的学科，该学科的特征是包括了电子学技术和光学技术的一门利用光的电子学的学科

3 光波电子学研究的波长和频率范围

光波，通常是指电磁波中频谱中的可见光，可见光通常是指频率范围是 3.9 ∗ 1 0 14 3.9*10^{14} 3.9∗1014~ 7.5 ∗ 1 0 14 7.5*10^{14} 7.5∗1014 HZ之间的电磁波，其真空的波长约为400~760nm。 光电子学是研究红外光、可见光、紫外光、X-射线直至Y射线波段范围内的光波

4 3T的含义

信息的容量今后要达到每秒1012(T)比特的运算速度和每秒1012(T)比特通信速率以及每平方厘米1012(T)比特的存储密度。